Studio degli effetti della stimolazione cerebrale sul controllo cognitivo e sull'EEG associato nei soggetti umani.

Il controllo cognitivo è un elemento centrale della cognizione umana che è compromessa in diverse malattie psichiatriche. È strettamente associato alle regioni del cervello che sono prominentemente disregolate nella malattia come la corteccia cingolata anteriore dorsale (dACC), la corteccia prefrontale dorso-laterale (dlPFC), la corteccia orbitofrontale (OFC) e l'amigdala. Collegare il controllo cognitivo a specifici substrati neurali e interazioni a livello di circuito è fondamentale per comprendere come le interruzioni del controllo portino a malattie neurologiche e psichiatriche. Questo è un lavoro che viene svolto meglio negli esseri umani, quindi studieremo il controllo cognitivo utilizzando le registrazioni del potenziale del campo locale intracranico nei pazienti con epilessia umana. Studieremo il controllo cognitivo in pazienti ai quali vengono impiantati elettrodi per la localizzazione pre-chirurgica delle crisi epilettiche. Questi pazienti hanno elettrodi in molte delle regioni del cervello coinvolte nel controllo cognitivo, che è un'opportunità unica per registrare dal cervello umano a livello di rete. I partecipanti eseguiranno attività di laboratorio che misurano il controllo cognitivo mentre registriamo l'attività elettrica del cervello. L'obiettivo di questa proposta di ricerca è caratterizzare e modellare le oscillazioni corticali alla base dell'aspetto della risoluzione dei conflitti del controllo cognitivo negli stati mentali sani e ansiosi/depressi per informare la progettazione di interventi di neuromodulazione per il ripristino verso stati mentali sani. Adotteremo tre approcci complementari per raggiungere questo obiettivo. 1) Utilizzando l'EEG intracranico registrato in pazienti con epilessia sottoposti a monitoraggio invasivo per la valutazione chirurgica, determineremo le oscillazioni neurali corticali alla base del controllo cognitivo nel quadro di un compito conflittuale. Lo useremo anche per distinguere tra soggetti normali e depressi o ansiosi. 2) Useremo un modello corticale di popolazione neurale per simulare e caratterizzare possibili meccanismi neurali alla base della dlPFC e delle oscillazioni corticali temporali osservate durante l'elaborazione del conflitto. Useremo un approccio basato sui dati per stimare i parametri rilevanti del modello. 3) Useremo il modello calibrato sui singoli soggetti per progettare un paradigma di stimolazione elettrica corticale per modulare le oscillazioni simulate verso uno stato di salute desiderato. Convalideremo quindi il nostro modello testando le previsioni del modello in 4 soggetti umani e determineremo se possiamo modificare con successo sia i segnali neurali che il comportamento associato.

Questo non è uno studio controllato randomizzato. Tutti i partecipanti riceveranno la registrazione del cervello e tutti riceveranno la stimolazione una volta impostati i metodi di stimolazione. La randomizzazione sarà all'interno del soggetto: alcuni blocchi del compito saranno eseguiti in condizioni diverse che enfatizzano diversi aspetti del calcolo di controllo. Alcuni blocchi avranno stimolazione cerebrale e altri no.