Theta tACS a munkamemória tréning során: kísérleti tanulmány a skizofrénia negatív tüneteire gyakorolt ​​hatásokról

A negatív tünetek negatív hatással vannak a skizofrénia prognózisára, de ennek a tünetdimenziónak a hatékony kezelését még vizsgálják. A negatív tünetekkel szoros kapcsolatban álló vagy a negatív tüneteket erősen befolyásoló kezelési cél azonosítása segíthet hatékony terápia kifejlesztésében a skizofrénia negatív tüneteinek ellensúlyozására. A szkizofrénia negatív tüneteit és kognitív károsodását összekapcsoló legújabb elméleti és empirikus munka potenciális kezelési célpontot azonosított: a kognitív hiányosságokat. A bizonyítékok azt mutatják, hogy a kognitív gyógyítás (CR) pozitív hatással van a skizofrénia negatív tüneteinek, különösen a viselkedési negatív tünetek javulására.

Bár még mindig vitatott, hogy a CR mely aktív komponensei járulnak hozzá a negatív tünetek javulásához. A Gold és munkatársai által javasolt keret alkalmas lehet annak magyarázatára, hogy a CR hogyan javítja a negatív tüneteket (azaz lehetséges a munkamemória javításán keresztül). Az anhedónia (azaz az öröm megélésének csökkent képessége és a kellemes ingerekre való csökkent reakcióképesség) kihívást jelentő negatív tünet a skizofrénia esetében. A hedonikus feldolgozás károsodása a potenciálisan jutalmazó eseményekben való részvételre irányuló csökkent motivációhoz kapcsolódik. A munkamemória (WM) fontos szerepet játszik az affektív és értékreprezentációk kialakításában, fenntartásában és visszakeresésében, amelyek mindegyike elengedhetetlen az előrelátó élvezethez. Az egyének eseményeket ábrázolnak és örömöt jeleznek előre a WM használatával, hogy motivációs erőforrásokat szerezzenek. Feltételezték, hogy a WM-modellben van egy hedonikus detektorrendszer, és hogy a WM potenciális mögöttes kognitív mechanizmusként szolgál az előrelátó élvezet és a célhoz kapcsolódó viselkedésekhez. A WM problémái csökkenthetik az információk visszakeresésének és manipulálásának képességét, hogy motiválják és irányítsák a jövőbeli viselkedést, ezáltal hozzájárulva a motiváció csökkenéséhez és az élvezeti élményhez. Ismeretes, hogy a prefrontális-striatális rendszer (beleértve a dorsolaterális prefrontális kéreget, a cingulate cortexet, az insulát és a ventrális striatumot) felépítése szerepet játszik a hedonikus feldolgozásban. Az is ismert, hogy ugyanazok az agyi régiók tekinthetők a WM-hálózat központi agyi régióinak, mivel a WM-terhelés során aktiválódnak. A prefrontális-striatális rendszer aktiválásának átfedése a hedonikus feldolgozás és a WM során szilárd bizonyítékot szolgáltat a hedonikus kapacitás és a WM közötti kapcsolat alátámasztására. A bizonyítékok korrelációt jeleztek a WM agyi hálózatok aktivitása és az antipszichotikus kezelést követő negatív tünetek javulása között, ami arra utal, hogy a WM közvetíti a negatív tünetek javulását egy farmakológiai beavatkozás kontextusában. A közelmúltban tanulmányok kimutatták, hogy 20 WM tréning (kettős n-back feladat tréning) neurális transzfer hatást mutatott, amely fokozza a hedonikus feldolgozást a magas szociális anhedóniában szenvedő egyénekben, és javítja a hedonikus diszfunkciót olyan skizofrénia betegeknél, akiknek kiemelkedő negatív tünetei vannak.

A WM tréning mellett a non-invazív agystimuláció (NIBS) is egy nem gyógyszeres módszer az agy idegi plaszticitásának javítására. Például az ismétlődő koponyán keresztüli mágneses stimuláció (rTMS) átmenetileg vagy folyamatosan megváltoztathatja a kérgi ideg aktivitását, és fokozhatja az idegi plaszticitást. Azonban az rTMS önmagában való képessége a kognitív funkciók javítására skizofrénia esetén gyakran bizonyos mértékig korlátozott, ezért a kognitív funkciók fokozása érdekében a WM tréninggel való kombináció szükséges.

A transzkraniális váltakozó áramú stimuláció (tACS), egy biztonságos NIBS technika, amely alacsony intenzitású váltakozó áramot alkalmaz, szintén potenciális terápiás lehetőség a skizofrénia kognitív károsodásának kezelésében. A tACS stimulációs frekvenciáját általában úgy állítják be, hogy egybeessen a megcélzott agyi endogén ritmusokkal. Szinkronizálná a stimulált kérgi régiók idegi oszcillációit az alkalmazott stimulációs frekvenciával. Különböző tACS-áramintenzitás (0,5-4 mA), stimulációs frekvencia (0,1-80 Hz), elektróda-montázsok, fáziskülönbség a stimulációs helyen, egyenáram-eltolásos/egyenáram-eltolás nélkül, valamint az állapotok (pl. nyugalomban vagy egyidejűleg a feladatok alatt) stimuláció során hozzájárulnak annak különböző hatásaihoz. Ha mind a célelektróda, mind a referenciaelektróda az áram ciklusának ugyanabban a fázisában van egy adott időpontban, a fáziskülönbség 0 fok lesz (azaz egy fázis). A fáziskülönbség 180 fok (azaz ellenfázisú), ha az elektródák ellentétes fázisban vannak. Az agyi régiók feletti in-fázisú és antifázisú tACS a neuronális aktivitás szinkronizálását, illetve deszinkronizálását váltja ki az agyi régiókban.

Az állapotfüggő tACS hatások azt jelzik, hogy a tACS hatásai fokozódnak, ha a megcélzott agyi régiók állapota aktív. Pontosabban, a frontoparietális régiók théta frekvenciákon történő szinkronizálása dominál egy végrehajtó feladat során. A végrehajtó feladat által aktivált théta-oszcillációhoz közeli frekvenciájú tACS nagyobb rezonanciát váltana ki, és viszont segíthet a végrehajtó funkció javításában. A tACS-t online tACS-ként definiálják, ha egy egyén egyidejűleg egy meghatározott kognitív feladatot végez. Egészséges alanyoknál az online théta (6 Hz) fázisú tACS elősegítette a frontoparietális fáziscsatolást (szinkronizálást), ami jobb WM teljesítményt eredményezett, míg az online théta (6 Hz) antifázisú tACS megzavarta a théta fáziscsatolást (deszinkronizálás), ami csökkent WM teljesítményt eredményezett.

A tACS elhúzódó utóhatásai a tüskeidőzítéstől függő plaszticitásnak (STDP) nevezett jelenséghez kapcsolódhatnak, amely folyamat egy neuron bemeneti és kimeneti tüskéinek (vagy akciós potenciáljainak) relatív időzítése alapján módosítja a kapcsolat erősségét. . Az STDP azt jelenti, hogy a szinapszis erősödik, ha a bemeneti akciós potenciálok közvetlenül a kimeneti akciós potenciálok előtt fordulnak elő, és gyengébb lesz, ha egy bemeneti akciós potenciál közvetlenül a kimeneti akciós potenciál után következik be. Az STDP folyamatról ismert, hogy részben megmagyarázza az idegrendszerek hosszú távú depresszióját (LTD) és hosszú távú potencírozását (LTP). Összefoglalva, a tACS során a rezonanciafrekvenciához közeli frekvencián a tACS az STDP mechanizmusa révén felerősítheti a szinapszisokat a stimulált régiókban. Az ismétlődő (több alkalomból álló) tACS meghatározott időközönként megszilárdíthatja a neuroplaszticitási hatásokat, és hosszú távú hatást válthat ki a neuropszichiátriai rendellenességek kezelésében történő további klinikai alkalmazáshoz. A skizofréniás betegeknél néhány esetjelentés azt mutatta, hogy a bal frontoparietális régiók felett végzett 1-5 online theta in-phase tACS alkalom javította a WM és számos más kognitív tartomány teljesítményét.

Egyelőre nincs olyan releváns kutatási jelentés, amely azt vizsgálná, hogy a közös beavatkozás (azaz online théta (6 Hz) in-fázisú tACS a bal frontoparietális régiók felett, valamint a WM tréning) együttesen hat-e majd a WM és más eszközök teljesítményének javítására. kognitív domének a skizofrén betegekben. Azt sem vizsgálják olyan kutatások, hogy az online théta (6 Hz) in-fázisú tACS a bal frontoparietális régiókban felerősítheti-e a WM-tréning hatásait a skizofrénia negatív tüneteinek javulására. Összefoglalva, azt feltételezzük, hogy az aktív online théta tACS plusz WM edzés kombinált edzési módja jobban csökkenti a skizofrénia negatív tüneteit, mint az ál online théta tACS plusz WM edzés. A tanulmány célja, hogy tesztelje az "aktív online théta tACS plusz WM" és a "hamis online théta tACS plus WM képzés" hatékonyságát a skizofrénia negatív tüneteinek, WM-teljesítményének és más kognitív tartományok teljesítményének javításában, kettős vak, randomizált színlelt módszerrel. ellenőrzött próbatervezés. A beavatkozások hatékonyságának értékeléséhez viselkedési eredményeket (pl. negatív tünetek felmérése és neurokognitív értékelés) és neurofiziológiai eredményeket (pl. EEG és pulzusszám variabilitás) használunk.

Mód

Dual N hát edzés

A tanulmány kettős n-back feladatot fog használni a WM-képzéshez. Ebben a feladatban 8 különböző helyen lévő négyzetek egymás után (inger hossza, 500 ms; ingerek közötti intervallum, 2500 ms) jelennek meg a számítógép képernyőjén 3 másodpercenként. A négyzetek bemutatásával egyidejűleg a nyolc mássalhangzó egyike egymás után megjelenik egy hangszórón keresztül. A résztvevőknek meg kell ítélniük, hogy egy négyzet és a hallott mássalhangzó helye megegyezik-e az előző n-vel (ugyanaz az n érték mind a vizuális, mind az auditív célpontoknál). Minden edzés 20 blokkból áll, amelyek 20 + n próbát tartalmaznak, és körülbelül 25 percig tartanak. Minden blokk hat auditív és hat vizuális célpontot tartalmaz (négy csak egy modalitásban jelenik meg, kettő pedig mindkét modalitásban egyszerre jelenik meg), amelyek elhelyezkedése véletlenszerű. A résztvevőknek manuálisan kell választ adniuk az egér bal gombjának megnyomásával vizuális célpontok és a jobb gombbal a hallás célpontjainak megnyomásával. A nem célpontok esetében nem volt szükség válaszra. Ha a célpontot helyesen észleli, zöld villanás jelenik meg, ami pozitív visszacsatolást jelent. Ha a célpontot tévesen észlelik, kék villanás történik, ami negatív visszacsatolást jelent. A dual N back edzést úgy tervezték, hogy a WM terhelés (azaz az n szint) módosításával folyamatosan változtassa a nehézségi fokát, és ezáltal nyomon kövesse a résztvevők teljesítményét. Minden edzés n = 1-nél kezdődik. A résztvevők teljesítményét minden blokk után elemzik, és a következő blokk n szintjét a következő elv szerint hozzáigazítják. Az n szintje 1-gyel nő a következő blokkban, ha a résztvevő modalitásonkénti hibája 5. Minden más esetben az n változatlan marad. A résztvevők eljönnek a laboratóriumba, és napi kétszer vesznek részt a WM edzéseken 5 hétköznapon keresztül (összesen 10 alkalom), egy-egy foglalkozás körülbelül 25 percig tart. A napi kétszeri ülések közötti időköz több mint 3 óra.

Online bal féltekei frontoparietális théta (6 Hz) fázisú tACS

A θ tACS-t a kettős n-back feladat során adjuk be, minden egyes feladat elején és 20 percig tart. Aktív θ tACS állapotban a szinuszos tACS-t két akkumulátorral működő eszköz szállítja, amelyek két 4 × 1 vezetékes adapterrel vannak összekötve (Equalizer Box, NeuroConn, Ilmenau, Németország). A θ tACS-hez használt elektródamontázsokat a bal frontoparietális helyeken kell elhelyezni. Az 1. stimulátor stimulációs elektródáit az International 10-10 elektródákra kell helyezni F1, F5, AF3 és FC3 (stimulációs elektródák) és CPz (visszatérő elektródák) a bal frontális kéreg lefedésére. A 2. stimulátor esetében a stimulációs elektródákat a P1, P5, CP3 és PO3 (stimulációs elektródák) és FCz (visszatérő elektródák) pontokra helyezik el, hogy lefedjék a bal oldali kéreget. A NeuroConn digitális-analóg konverter (DAQ) vezérli a két stimulátort, és egy fázisú (szinkron) beállítást hoz létre (0° relatív fáziskülönbség a két tACS-stimulátor kimeneti jelei között).