A skizofrénia téveszméinek kezelésének javítása neuromodulációval (tACS)

Célja:

A tanulmány célja a téveszmék egy nem gyógyszeres kezelési formája szkizofrénia esetén neuromoduláció segítségével, valamint a hatás megerősítése elektroencefalogram (EEG) és viselkedési mérések segítségével (Whitman et al., in press; Whitman, Minz & Woodward, 2013). Pontosabban, a transzkraniális váltakozó áramú stimulációt (tACS) használják a pszichózis kezelésére szolgáló metakognitív tréningben (MCT) való részvétel eredményének javítására.

Az MCT egy csoportalapú program, amelyet közvetlenül a skizofrénia és pszichózis jelenlegi kognitív neuropszichiátriai kutatási eredményeiből fejlesztettek ki. Az MCT megosztja a kutatólaboratóriumokban szerzett ismereteket, hogy segítsen a pszichózisban szenvedő egyéneknek jobban tudatosítani a betegségükhöz kapcsolódó gondolkodási mintákat. A metakognitív tréning fő célja, hogy segítse az embereket megváltoztatni a téveszméket okozó gondolkodási mintákat, elkerülve ezzel a betegség visszaesését vagy csökkentve a téveszmék hatását (Moritz et al., 2014).

A tACS egy non-invazív agystimulációs technika, amelyben gyenge elektromos áramot alkalmaznak a fejre, hogy megváltoztassák a neurális tüzelés valószínűségét a kéreg egy régiójában a stimulációs elektródák alatt (Antal és Paulus, 2013).

Hipotézis:

A neuromoduláció fokozza a nem gyógyszeres kezelési program, az MCT előnyeit a téveszmék súlyosságának csökkentésében skizofrénia esetén.

Indokolás:

Ma már világos, hogy a téveszmék hátterében álló gondolkodási minták tudatosításának segítése a skizofréniában, hatékony eszközöket kínál e gondolkodási minták ellen (Moritz és mtsai, 2013; Mortiz et al., 2014). A téveszmék kezelésére szolgáló MCT program olyan helyzetek megtapasztalását jelenti, amikor a valóság mindennapi értelmezését meg kell kérdőjelezni. Empirikus vizsgálatok és metaanalízisek azt mutatják, hogy az MCT még a kezelés befejezése után három évig is hatásos (az aktív kontrollállapotokhoz és a szokásos kezeléshez (TAU) viszonyítva).

E sikerek ellenére a skizofrénia egyik kezelése sem tekinthető rendkívül hatékonynak, és mindig van hova javítani a hatás méretén. A neuromoduláció ezt a javulást nyújthatja azáltal, hogy a patológiás agyműködést az MCT előtti egészséges állapot felé torzítja, fokozza a nyitottságot a mindennapi valóságértelmezések megkérdőjelezésére, és fokozza a téveszmék MCT-kezelésének hatását. A tACS szinte teljesen nem invazív és tisztán moduláló, megváltoztatva a neurális tüzelés valószínűségét a kéreg egy régiójában a stimulációs elektródák alatt. Ma már lehetséges a különböző rezgési frekvenciákon történő modulálás annak megfelelően, hogy az egészséges agy hogyan működik a valóság értelmezésekor.

A javasolt kutatás magában foglalja az oszcilláció-célzott neuromodulációs protokollok alkalmazását az agy működésének olyan állapot felé történő torzítására, amely elősegíti a valóság mindennapi értelmezésének megkérdőjelezését, ezáltal csökkenti a téveszmék súlyosságát, és fokozza a válaszadást a skizofrénia téveszméinek kezelésére szolgáló képzési programra azáltal, hogy betekintést nyer az agy működésébe. olyan gondolkodási minták, amelyek téves gondolkodáshoz vezetnek. A kutatók azt tervezik, hogy dokumentálják a neuromoduláció által kiváltott agyi változásokat teljesítmény- és EEG-mérések segítségével, amelyeket egy olyan döntéshozatali feladat során végeznek, amely magában foglalja a valóság értelmezését, és amelynél a teljesítmény korrelál a téveszmék súlyosságával. Ez a feladat magában foglalja annak megítélését, hogy a bizonyítékok megfelelnek-e egy hipotézisnek, és kimutatták, hogy ez a megítélt valószínűség növekszik, ha a betegek erősen téveszmékben vannak. A kutatók kimutatták, hogy ez a feladatállapot (azaz bizonyíték-hipotézis egyezés) növeli az alfa teljesítményt a feladat pozitív hálózatban, és csökkenti a béta teljesítményt az alapértelmezett módú hálózatban (Whitman et al., sajtó alatt). Ez azt sugallja, hogy az alfa sáv erejének maximalizálása a feladat-pozitív hálózatban egészségesebb állapot felé torzítja az agyat a valósággal kapcsolatos hipotézisek teszteléséhez szükséges bizonyítékok mérlegeléséhez, és ez megerősíthető az EEG-vel és a fent említett döntéshozatali feladat során tett viselkedési intézkedésekkel. , fokozott válasz az MCT-re, és ennek megfelelően csökken a téveszmék súlyossága.

Kutatási terv:

A tACS-t érintő neuromoduláció az alfa sáv erejének növelését célozza a dorsomediális prefrontális régiókban, és ez várhatóan csökkenti a béta sáv erejét a ventro-mediális régiókban. Ezt megerősítik az EEG-felvételek és a forrásbecslés (Whitman et al., in press; Whitman, Minz & Woodward, 2013). Az MCT egy négyhetes program nyolc egyórás üléssel. A TAU egy négyhetes várólista kontrollcsoport. A színlelt neuromoduláció magában foglalja az alacsony fokú áramok véletlenszerű mintázatának alkalmazását ugyanabban az agyi régióban, mint a neuromodulációs körülmények (Antal és Paulus, 2013). A téveszmék súlyosságát a Psychotic Symptom Rating Scales in psychosis (PSYRATS) segítségével mérik (Haddock et al., 1999). Az érdeklődés viselkedési mérőszáma a bizonyíték és a hipotézis közötti egyezés értékelése, amelynek csökkennie kell a téveszmék csökkenésével.

Statisztikai analízis:

A csoportok közötti (neuromoduláció/MCT vs. hamis/MCT vs. neuromoduláció/TAU) varianciaanalízist (ANOVA) végeznek el a viselkedési mutatókon és a téveszmék súlyosságán, az MCT vagy TAU előtti és utáni változási pontszámokon, a hipotézis értelmében. A téveszme súlyosságának csökkenése nagyobb lesz a neuromodulációs/MCT állapotokban, mint az ál-MCT és a neuromodulációs/TAU állapotokban.

Kontrollfázisú vizsgálatok: DREAM Study, Hearing Brain Study és The Effect of Neuromodulation on Saccades Study. Mindegyiket az alábbiakban ismertetjük.

A kontroll fázisú vizsgálatok célja:

E vizsgálatok célja az EGI GTEN rendszer hatékonyságának megállapítása az egészséges résztvevők kéregében zajló agyi oszcillációk modulálásában a koponyán keresztüli váltakozó áramú stimuláció (tACS) segítségével. Vizsgálatunknak ebben a kontroll/pilot fázisában azt a célt tűztük ki, hogy a GTEN rendszer segítségével neuromodulációval képesek vagyunk-e változást indukálni egy adott frekvenciasáv teljesítményében a megcélzott kérgi régiókban, és felmérjük, hogy ez átmenetileg megváltoztatja-e a teljesítményt egyszerű felületen. kognitív és észlelési folyamatok egészséges kontrollokban. Ez lesz az első lépés afelé, hogy stimulációs protokollunkat lefordítsuk a pácienspopulációra az érdeklődésre számot tartó elsődleges vizsgálatunkhoz (a tACS a pszichózisban előforduló téveszmék metakognitív tréningjeként).

A kontroll fázisú tanulmányok indoklása:

A transzkraniális váltakozó áramú stimuláció (tACS) egy non-invazív módszer, amelyet az emberi agyi oszcillációk befolyásolására használnak a fejbőr szinuszos áramainak alkalmazásával (Antal és Paulus, 2013; Vosskuhl, Strüber és Herrmann, 2018). Az elektroencefalográfiával (EEG) mért emberi agy oszcillációi 1 és 100 Hz között mozognak, és delta (1-3 Hz), théta (4-8 Hz), alfa (8-12 Hz), béta-1 néven (13-30 Hz), és gamma (30-40 Hz) rezgések. A spontán vagy külső ingerekre adott válaszként létrejövő oszcillációk a sejtek ritmikus vagy ismétlődő elektromos aktivitásának a következményei, és köztudottan részt vesznek az agyi régiók kommunikációjában (Vosskuhl et al., 2018). A ritmikus elektromos aktivitás szinkronizálása megnövekedett teljesítményhez vezet a ritmikus tevékenység frekvenciasávjában. Például egy hallási inger ("auditory trainment") 40 Hz-es frekvencián történő bemutatása növeli a 40 Hz-es agy oszcillációinak erejét a hallókéregben; ezt a jelenséget Auditory Steady-State Response (ASSR; Galambos, Makeig, & Talmachoff, 1981; O'Donnell és mtsai, 2013).

A korábbi tanulmányok főként olyan rendszerekre támaszkodtak, amelyek két nagy elektródát használnak a fejbőrön, hogy modulálják a mögöttes agyi aktivitást a kérdéses oszcillációs frekvencia tartományban. A GTEN 256 potenciális stimulációs hellyel, valamint fejlett forráslokalizációs technikákkal rendelkezik, amelyek lehetővé teszik az áram precíz tervezését és alkalmazását az elektródák testreszabott kombinációi révén a „kölcsönösségi elv” szerint (Dmochowski, Koessler, Norcia, Bikson és Parra, 2017; Fernandez-Corazza, Turovets, Luu, Anderson és Tucker, 2016). A „reciprocitási elv” egy olyan folyamat, amely lehetővé teszi a rögzített EEG-jel agyi forrásainak optimális célzását/stimulálását. A GTEN rendszer beépített szoftverrel rendelkezik erre a célra, amely lehetővé teszi a kutatók számára, hogy a rezgésfrekvenciák domináns erejével rendelkező elektródákat programozzanak, az elektródák egy kis részhalmazát (4-7) használva, hogy optimálisan célozzák meg a kívánt agyterületet. Ez a kölcsönösségi elv úttörő az agy és a viselkedés közötti ok-okozati összefüggések kimutatására való képességében: éppen azokat az agyi forrásokat célozza meg, amelyek az érdeklődésre számot tartó agyi tevékenységet idézik elő, és tACS-t alkalmaznak, miközben megfigyelik a teljesítményre gyakorolt ​​viselkedési hatásokat (például reakcióidő, pontosság), kísérletileg a kognitív folyamatokat az agyi rezgések meghatározott mintázataihoz lehet kapcsolni. Annak megállapítása, hogy képesek vagyunk ilyen módon használni ezeket a módszereket, fontos előfutára lesz a tACS-tanulmányunknak, amely kiegészíti a téveszmék metakognitív tréningjét. A tACS-t az agyban folyó hálózati tevékenység torzítására használó munkánk azon alapul, hogy pontosan meg tudjuk célozni azokat a hálózatokat, amelyek az érdeklődésre számot tartó tevékenységet okozzák, és dokumentálni tudjuk, hogy ez átmenetileg megváltoztatja-e az egyszerű kognitív feladatok teljesítményét.

Az egészséges kontrollokkal végzett „pilot/control” fázisunk megismertet minket a GTEN rendszerrel, és lehetővé teszi számunkra, hogy optimalizáljuk azokat a paramétereket, amelyek mellett a GTEN tACS rövid távú változásokat idéz elő a kérgi ingerlékenységben és a kognitív folyamatokban. Ezek a meglátások hasznosnak bizonyulnak majd nagyobb tanulmányunkban, amely a skizofrénia téveszméinek metakognitív kezelésének fokozására összpontosít neuromoduláció segítségével Annak igazolására, hogy a GTEN tACS képes biológiailag releváns módon torzítani a folyamatban lévő oszcillációkat a megcélzott kérgi területeken, egy kezdeti vizsgálat egészséges kontrollokon ("The Hearing Brain") megvizsgálja, hogy a hallókéregre alkalmazott GTEN tACS milyen mértékben utánozza és/vagy befolyásolja a hallóhang észlelésekor endogén módon előforduló ASSR-t.

Annak megértéséhez, hogy a GTEN tACS átmenetileg megváltoztatja-e a kognitív folyamatok teljesítményét azáltal, hogy eltorzítja a domináns oszcillációs mintákat, az egészséges kontrollokon végzett kezdeti vizsgálatok második sorozatát hajtják végre, a „Dinamikus kölcsönös elektroencefalográfia és moduláció (DREAM) vizsgálatot”. A DREAM tanulmány a kölcsönösség elvét alkalmazza, miközben a résztvevők egyszerű kognitív és észlelési feladatokon mennek keresztül. Ez az egészséges kontrollokon végzett adatgyűjtés magában foglalja azokat a módszereket, amelyeket már megkaptunk az etikai engedélyek alapján a klinikai populációk esetében (pl. lásd: „A téveszmék kezelésének javítása skizofrénia esetén neuromodulációs protokollon keresztül”). Ezeknek a módszereknek a tesztelése annak igazolására szolgál majd, hogy a tACS megváltoztathatja a kérgi ingerlékenységet azokban a kérgi régiókban, amelyek szerepet játszanak a téveszmés gondolkodásban, aminek a neuromodulálására már a skizofrén betegeken végzett elsődleges vizsgálatunk során engedélyt kaptunk. A kísérleti tanulmány annak előzetes vizsgálataként is szolgál majd, hogy a tACS kimutatható-e a pszichopatológiával korreláló kognitív feladatokra (pl. téveszmék). Az egyik feladat annak megítélése, hogy a bizonyítékok megfelelnek-e egy hipotézisnek, és kimutatták, hogy ez a megítélt valószínűség növekszik, ha a betegek erősen tévedésben vannak.

Célunk továbbá, hogy tanulmányozzuk a tACS viselkedési hatásait a "The Effect of Neuromodulation on Saccades Study" című tanulmányban. Az összetett viselkedési feladatok helyett egy egyszerűbb és jobban érthető viselkedésreakciót – az oculomotoros választ – kívánunk alkalmazni. Ebben a tanulmányban arra törekszünk, hogy a tACS-t használva stimuláljuk az oculomotoros szabályozásban részt vevő területeket, hogy befolyásolják a szemmozgásokat. A résztvevők tekintetét binokulárisan követik nyomon az Eyelink 1000 rendszer (SR Research, Kanata, ON) segítségével. Az oculomotoros válasz egy jól ismert viselkedési válasz, amely nem összetett természetű, és lehetővé tenné a tACS viselkedésre gyakorolt ​​hatásának tanulmányozását, ez bővítené ismereteinket a tACS viselkedési hatásairól. A tACS használatának oka az, hogy egy adott folyamatban lévő agyi oszcillációt célozhatunk meg. Ebben a koncepciót bizonyító tanulmányban azt tervezzük, hogy a tACS-t a frontális szemmezők (FEF) stimulálására használjuk, amitől azt várjuk, hogy megszakítja a természetes hálózati egyensúlyt, és lassítja a saccades-okat. Így ennek a tanulmánynak az átfogó céljai (1) a FEF-ben a saccade előkészítésének és végrehajtásának hátterében álló agyi oszcillációk azonosítása, és (2) az aktivitás megváltoztatása ezekben a hálózatokban neuromoduláció révén.

Hipotézis:

A „Hearing Brain” elméleti kísérleti tanulmányban azt feltételezzük, hogy a 40 Hz-es halláselvonás, valamint a 40 Hz-es GTEN-stimuláció, de nem a színlelt stimuláció, növeli a gamma-sáv erejét a hallókéregben. Továbbá azt feltételezzük, hogy erősebb a gamma sáv teljesítménye a GTEN stimuláció után, mint a hallás elhúzódása.

A „DREAM tanulmányokkal” kapcsolatban azt jósoljuk, hogy a kölcsönösségi elven alapuló GTEN megváltoztatja a résztvevők pontosságát és reakcióidejét, miközben egyszerű kognitív és észlelési feladatokon mennek keresztül. Különösen az elsődleges vizsgálat (a téveszmék kezelésének fokozása skizofrénia esetén neuromoduláció révén) kísérleti kísérletével kapcsolatban azt feltételezzük, hogy a tACS-t magában foglaló neuromoduláció célja az alfa sáv erejének növelése a dorsomedialis prefrontális régiókban, és torzítja viselkedési mutatóinkat. érdeklődés (a bizonyíték és a hipotézis közötti egyezés értékelése (lásd az 1. ábrát „A téveszmék kezelésének javítása skizofrénia esetén neuromodulációs protokollon keresztül”).

A "Neuromoduláció hatása a sakkádokra" című tanulmány kapcsán a következőket jósoljuk: 1. A hdEEG érzékeli a FEF-ben az alfa-oszcilláció megnövekedett erejét a saccades végrehajtása során. .

Kutatási terv:

Kísérleti tervezés: „The Hearing Brain” koncepciót igazoló tanulmány

Az alanyok közötti tervezést fogjuk alkalmazni, hogy megvizsgáljuk a halláselvonás, a neuromoduláció, az álstimuláció (kontrollállapot) és a kontrollfrekvencia-stimuláció (aktív kontrollállapot) hatását a gamma sáv (30-40 Hz) teljesítményére a hallókéregben. . Minden résztvevő a Neuromoduláció, a Hamis vagy az Aktív Kontroll (kontrollfrekvencia) állapotba kerül, akár a halláselvonási feltétellel is, akár anélkül.

Neuromoduláció: Minden résztvevő számára meghatározunk egy küszöböt, amelynél a résztvevő először észleli a stimulációt (például foszfének vagy bőrérzések miatt). Más küszöbprotokollokkal összhangban tACS-stimulációval kezdjük 40 Hz-en és 1000 µA-en 1 másodpercig, és fokozatosan növeljük a stimuláció amplitúdóját 250 µA-val, maximum 3000 µA-ig (Zaehle et al., 2010). A résztvevőket arra kérik, hogy jelezzék az általuk tapasztalt érzések jelenlétét. Minden résztvevő maximális stimulációs intenzitása 250 µA-vel a foszfén- vagy bőrérzékelési küszöbérték alatt marad (amelyik küszöbérték alacsonyabb).

A stimuláció során a tACS-t 40 Hz-es frekvenciával alkalmazzák a hallókéregre. Minden egyes stimulációnál az áram lassan a résztvevő személyre szabott intenzitásáig emelkedik, majd a szegmens végén lefelé halad. A jelenlegi elméleti bizonyítási vizsgálatban a stimulációs elektródák azok, amelyek a halláselvonási kísérleti vizsgálat során a gamma-teljesítmény legnagyobb növekedését mutatják.

Auditív elvonás: A résztvevők 40 Hz-en bemutatott hangsorozatot hallgatnak.

Hamis: Ezt a feltételt az elvárt hatások szabályozására használják. A neuromodulációs állapothoz hasonlóan az áramerősség felfelé és lefelé fog emelkedni; de közben nem lesz stimuláció.

Szabályozási frekvencia: Az ebbe az aktív vezérlőcsoportba tartozó embereket ugyanazokon az elektródákon és azonos áramerősséggel, de más frekvenciasávon modulálják. Aktív vezérlőcsoportra van szükség annak érdekében, hogy megbizonyosodjon arról, hogy a hatások az alkalmazott érdeklődési frekvenciának köszönhetőek, nem csak magának az áramnak.

Pihenés: Minden egyes neuromoduláció, beszivárgás és színlelt vizsgálat után 50 másodperces pihenőidő következik a nyugalmi EEG mérésére.

Mindegyik feltétel (moduláció, ál, halláselvonás) 50 másodperces lesz, és 7-szer kerül bemutatásra blokkokban. A két állapot között 50 másodperces nyugalmi állapotmérés történik az agyi tevékenységre gyakorolt ​​beavatkozások tartósságának felmérésére.

Kísérleti tervezés: a „Dinamikus kölcsönös elektroencefalográfia és moduláció” (DREAM) koncepció bizonyítása

Az alanyok közötti tervezést fogjuk alkalmazni, hogy megvizsgáljuk a neuromoduláció hatását a kölcsönösség elve vs. hamis stimuláció (kontrollállapot) vs. kontrollfrekvenciás stimuláció (aktív kontrollállapot) alapján a reakcióidőre és a pontosságra egyszerű kognitív és észlelési feladatokban. Ezek a feladatok közé tartozik a Stroop Interference Task, a nem sértő, nem érzelmi szavak meghallgatása/olvasása, valamint a szavak vagy vizuális tömbök emlékezése.

Azt is tervezzük, hogy a tACS-t kipróbáljuk a bizonyíték-integrációs feladatban, amelyről kimutatták, hogy korrelál a pszichózis téveszmés súlyosságával. A feladat reciprocitási elve szerinti módszerének illusztrálására a résztvevőket tACS vagy színlelt neuromodulációra kell kijelölni. A tACS-t magában foglaló neuromoduláció az agy oszcillációinak domináns mintázatát célozza meg, amely várhatóan az alfa sáv a dorsomediális prefrontális régiókban, és ez várhatóan csökkenti a béta sáv erejét a ventro-mediális régiókban (Antal és Paulus, 2013). ). Ezt megerősítik az EEG-felvételek és a forrásbecslés (Whitman et al., in press; Whitman, Ward és Woodward, 2013) az 1. ábra elkészítéséhez használt feladat során. A színlelt neuromoduláció véletlenszerű minták vagy nagyon rövid, alacsony fokú áramok alkalmazását foglalja magában ugyanabban az agyi régióban, mint a neuromodulációs állapot (Antal és Paulus, 2013). Ebben a feladatban az érdeklődésre számot tartó viselkedési mérőszám a bizonyíték és a hipotézis közötti egyezés értékelése (lásd az 1. ábrát), amelyről kimutatták, hogy korrelál a téveszmék súlyosságával pszichózisban.

Kísérleti tervezés: bizonyítási koncepció tanulmány "The Effect of Neuromodulation on Saccades"

A javasolt kísérletek szabványos saccade-kísérletek, hasonlóak Chen Zhang és munkatársai által végzett kísérletekhez. A prosaccade feladatban minden próba egy rögzítési ponttal kezdődik a képernyő közepén, amely 800-1200 ms-ig tart, véletlenszerűen kiválasztva egy exponenciális eloszlásból. A résztvevőket arra utasítják, hogy rögzítsék a rögzítési pontot. A rögzítési pont eltűnik, és 200 ms-os időköz után véletlenszerűen egy perifériás célpont jelenik meg a központi rögzítési ponttól balra vagy jobbra 10°-ban. A résztvevőket arra utasítják, hogy gyors ütést hajtsanak végre a cél irányába. 1000 ms áll rendelkezésükre, hogy befejezzék a saccadet a megfelelő helyre. Az anti-saccade feladatban az eljárás változatlan marad, de a résztvevőket arra utasítják, hogy a célponttal ellentétes irányban végezzenek saccadet. A memóriavezérelt saccade feladatban a résztvevőket arra utasítják, hogy tartsák fenn a rögzítést, majd két célpont jelenik meg egymás után 100 ms-on keresztül a képernyő perifériája körüli négy kvadráns egyikében. A résztvevőknek további ideig fenn kell tartaniuk a rögzítést, és várniuk kell az indulás jelzésére (a rögzítési pont eltűnése). Ezután a résztvevőknek a lehető legpontosabban meg kell tenniük a két saccadet a célpontok emlékezett helyére, ugyanabban a sorrendben, amelyben azok előfordultak. A prosaccade, anti-saccade és memória-vezérelt saccade-próbák egy blokkba vannak beillesztve. A különböző típusú feladatokat a rögzítő kereszt különböző színei különböztetik meg.

tACS protokoll: Minden résztvevő a fenti kísérlet három blokkját hajtja végre: pre-stimulációs blokk (pre), stimulációs blokk (stim/sham), utóstimulációs blokk (post). Az előstimulációs blokkban a résztvevők az összes fenti feladatot elvégzik, egyidejűleg rögzítik EEG-adataikat és követik szemmozgásukat. Az EEG adatok alapján minden résztvevőnél megbecsülik a frontális szemmezők (FEF) stimulációjának pontos montázsát. Ezenkívül megbecsülik a stimuláció pontos alfa-frekvenciáját. Ezen paraméterek alapján a résztvevők felét stimulálják a stimulációs blokkban. A résztvevők másik fele a kontrollok színlelt blokkolásaként fog működni. A résztvevők mindkét esetben a szakkád feladatokat is elvégzik. Az utóblokk hasonló az előstimulációs blokkhoz.

Adatelemzés:

„A halló agy” koncepciót igazoló tanulmány:

A teljesítményspektrum sűrűségét (PSD) az 1 és 50 Hz közötti tartományban minden nyugalmi állapot méréshez kiszámítják, és az egyes feltételekhez átlagolják. A gamma-sáv és a kontroll frekvenciasávok (alfa, béta) PSD-értékeire ismételt méréses (elragadás vs. neuromoduláció vs. hamis vs. kontrollfrekvencia) varianciaanalízist (ANOVA) végeznek azzal a hipotézissel, hogy a neuromoduláció ill. az elragadás, de nem a színlelt, a gamma-sáv teljesítményének növekedéséhez vezet, de nem a vezérlőfrekvenciák eltéréséhez.

Koncepciót igazoló "DREAM" tanulmány:

A csoportok közötti (neuromoduláció vs. hamis kontra kontrollfrekvenciás stimuláció) varianciaanalízist (ANOVA) végeznek a viselkedési mérőszámok (pontosság, reakcióidő) alapján kiszámított változási pontszámokon annak felmérése érdekében, hogy a tACS-t a kölcsönösségi elv alapján alkalmazták-e torzításra. A folyamatos agyi oszcillációk megváltoztatják a kognitív teljesítményt.

Proof-of koncepció tanulmány "The Effect of Neuromodulation on Saccades":

EEG-előfeldolgozás: A GTEN rendszerrel rögzített hdEEG-adatokat a MATLAB 2019b segítségével elemzik, házon belüli szkriptek segítségével. EEGLAB 13.6.5b (Delorme & Makeig, 2004) függvényeket használtunk a topográfiai parcellák létrehozásához. A spektrális elemzés a Chronux 2.12 eszköztár segítségével történik (Bokil et al., 2010). Az EEG-adatokat a sűrű tömbvizsgálatok statisztikai korrekciójával (SCADS) alkalmazzák (Junghöfer et al., 2000), amely statisztikai paraméterek alapján eltávolítja az EEG műtermékeket. Először is, az adatokat egy FIR sávszűrő segítségével szűrjük, 2 Hz és 55 Hz stopsáv-frekvenciákkal. A szűrőt a MATLAB alapú jelfeldolgozó eszköztár segítségével tervezzük meg. Ezután az EEG-adatokat a rendszer a teljes vizsgálatot tartalmazza. Ezután a műtermékekkel szennyezett elektródákat az SCADS algoritmus elutasítja. Az elektródák kilökődéséhez használt paraméterek a következők: - maximális amplitúdó, maximális gradiens és a jelamplitúdó szórása minden korszakban és minden elektródán. Ezen túlmenően az EEG-adatokat újra az átlagos jelre kell hivatkozni.

Montázsbecslés EEG segítségével: A stimulációs blokkban használandó pontos elektródamontázs és stimulációs frekvencia az előstimulációs blokkban gyűjtött EEG adatok alapján kerül becslésre. Az EEG-adatokat előfeldolgozzák, és a saccade kezdetével korszakosítják. A szakkád kezdetétől számított -1000 ms és 500 ms közötti EEG-adatokat korszakok generálására használják. A saccade előtti előkészítő tevékenység forrását a Constrained Principal Component Analysis (CPCA) segítségével becsülik meg (Takane és Hunter, 2001). A CPCA egy komponenst generál a saccade előkészítéséhez. Az alkatrész elektródaterheléseit a tACS stimuláció montázsaként fogják használni. Ezenkívül az a frekvencia, amelynek fázisa a saccade-latenciát kódolja (további részletekért lásd a Drewes & VanRullen, 2011 módszereit) fogják használni stimulációs frekvenciaként.

Eye-tracking adatelemzés: Minden adatelemzés a MATLAB 2019b-n történik. A szemkövetési adatokat házon belüli szkriptek segítségével elemezzük. A szemkövetési adatokat különböző típusú korszakokba elemezzük. A szempislogásnak megfelelő hiányzó adatok kimaradnak az elemzésből. Azok a próbák is elutasításra kerülnek, amelyekben a résztvevő nem tartja fenn a rögzítést. A tekintet sebességét arra használják, hogy megkülönböztessék a szakkádokat a rögzítésektől. Ezután minden egyes kísérletből származó adatokat elemzik annak ellenőrzésére, hogy a résztvevő a megfelelő saccadet hajtotta-e végre. Például, ha egy anti-saccade próbában a résztvevő eltávolodik a célponttól, akkor a próba helyesnek minősül; ellenkező esetben helytelen próbaként van hozzárendelve. Ezután az összes próba esetében a viselkedési mutatók, például a saccade pontossága, késleltetése, sebessége, amplitúdója és pályái kerülnek kinyerésre. A stimuláció online hatását (Stim - Pre) és a stimuláció hosszú távú hatását (Post - Pre) minden viselkedési mutatónál és minden szakkádfeladatnál ellenőrzik. A hipotézisek teszteléséhez varianciaanalízist (ANOVA) végeznek a függő mértékeken - saccade latencia, pontosság, sebesség, amplitúdó stb., a Sham/Stimulation mint az alanyok közötti változó.

Klinikai hatás:

Ezeket az előzetes vizsgálatokat egészséges kontrollokon végezzük annak megállapítására, hogy a GTEN rendszer segítségével neuromodulációval egy adott frekvenciasáv teljesítményében tudunk-e változást előidézni. Célunk továbbá annak megállapítása, hogy képesek vagyunk a tACS-t követő rövid távú EEG-jelváltozások kimutatására és a pszichiátriai betegségek tapasztalatai szempontjából releváns kognitív folyamatok megváltoztatására. Ennek a kísérleti kutatásnak a lefolytatása elengedhetetlen lesz stimulációs protokollunknak a betegpopulációra való átültetéséhez.