Ruolo causale dei circuiti frontostriatali nel comportamento diretto agli obiettivi (NANCY)

Questo studio è uno studio pilota, di quattro sessioni, crossover con stimolazione magnetica transcranica (TMS), elettroencefalografia (EEG) e risonanza magnetica (MRI) per comprendere il ruolo causale dell'accoppiamento delta-beta nel comportamento diretto all'obiettivo nel dorsolaterale circuito da corteccia prefrontale (dlPFC) a striato dorsale. I partecipanti che richiedono di partecipare all'esperimento forniranno il consenso verbale e documentato a sottoporsi a uno screening telefonico per valutare che il partecipante soddisfi i criteri iniziali di esclusione/inclusione. I partecipanti completano un modulo di screening MRI e TMS al telefono per garantire l'idoneità.

La prima sessione sarà una sessione EEG con il compito decisionale basato sulla ricompensa. All'inizio della sessione, gli investigatori acquisiranno il consenso informato scritto. Quindi, gli investigatori somministreranno un test di gravidanza, se applicabile. I partecipanti completeranno cinque valutazioni: Snaith Hamilton Pleasure Scale, Behavioral Activation System e Behavioral Inhibition System, Temporal Experience of Pleasure Scale, State-Trait Anxiety Inventory e Ruminative Responses Scale. Si noti che i partecipanti provengono da un campione conveniente e non è necessario che venga diagnosticato un disturbo depressivo maggiore. Pertanto, queste valutazioni sono state selezionate in quanto esaminano vari tratti della personalità che potrebbero essere rilevanti per le prestazioni nel compito.

Vengono calcolate le dimensioni del cuoio capelluto di ciascun partecipante e viene applicata una rete EEG. Successivamente, i partecipanti completano una registrazione dello stato di riposo con gli occhi aperti e gli occhi chiusi dell'EEG. Quindi, viene completata la versione semplificata dell'attività di spesa per lo sforzo per la ricompensa (S-EEfRT). Questi dati servono come misurazione di base dell'attività cerebrale senza alcuna forma di stimolazione. Questa sessione richiede circa 1,5 ore per essere completata. Dopo ogni blocco dell'attività, la difficoltà dell'attività aumenterà o diminuirà in base alle prestazioni. Alla fine della sessione, se il partecipante ha scelto di eseguire il compito difficile più dell'85% delle volte o meno del 15% delle volte, il partecipante non sarà invitato alla sessione successiva dell'esperimento. I partecipanti che non cambiano dinamicamente la loro risposta in base all'incentivo non sono coinvolti con i costrutti cognitivi rilevanti oggetto di indagine in questo studio.

La seconda sessione si svolge presso la struttura MRI. Nelle 24 ore precedenti a questa sessione, i partecipanti completano un modulo di screening MRI per garantire l'idoneità in base alle controindicazioni comuni per la risonanza magnetica. Durante i 60 minuti di scansione, viene acquisita una risonanza magnetica strutturale di 5 minuti e il tempo rimanente viene utilizzato per completare il maggior numero possibile di blocchi della S-EEfRT. Il numero minimo di sessioni necessarie per utilizzare i dati è di 5 blocchi, che richiedono circa 25 minuti per la raccolta. Se un partecipante non è stato in grado di completare il numero richiesto di sessioni, verrà escluso dallo studio. I dati della risonanza magnetica funzionale vengono analizzati prima della 3a e 4a sessione per localizzare le regioni della corteccia prefrontale dorsolaterale (dlPFC) e della corteccia prefrontale mediale (mPFC) per la stimolazione. Nell'analisi della localizzazione, vengono disegnate una maschera di regione di interesse nella testa del caudato sinistro e nel nucleo accumbens sinistro e la regione in dlPFC e mPFC con connettività funzionale di picco nella connettività funzionale basata su attività a queste regioni. In un set di dati pilota raccolto dagli investigatori, è stato riscontrato che il contrasto delle tracce in cui si decideva di eseguire il compito difficile rispetto alle prove in cui è stato selezionato il compito facile era sufficiente per localizzare il giro frontale medio anteriore. Il contrasto delle prove in cui è stato offerto un incentivo alto rispetto a uno basso è stato sufficiente per localizzare la corteccia prefrontale mediale. Pertanto, gli investigatori sceglieranno le regioni in queste aree anatomiche con la massima connettività al rispettivo nucleo nello striato.

L'ordine delle regioni (dlPFC poi mPFC, o mPFC poi dlPFC) mirate da TMS nella terza e quarta sessione sarà randomizzato e controbilanciato. Nella terza e quarta sessione, i partecipanti completeranno un modulo di screening delle controindicazioni TMS. Lo stesso modulo di screening TMS verrà somministrato per telefono e all'inizio di ciascuna sessione TMS. Se c'è qualche ambiguità nelle controindicazioni per il modulo TMS, viene consultato il monitor medico che è un epilettologo e viene acquisita l'approvazione finale. I partecipanti saranno dotati di una rete EEG a basso profilo. Nella terza sessione, la soglia motoria di ciascun partecipante verrà calcolata utilizzando TMS a impulso singolo sulla manopola della corteccia motoria primaria sinistra con monitoraggio in tempo reale del potenziale evocato motorio utilizzando elettrodi sul primo muscolo interosseo dorsale. I ricercatori possono anche utilizzare la contrazione visibile per calcolare la soglia motoria. La soglia motoria è definita come la percentuale di uscita dello stimolatore quando si osserva un potenziale evocato dal motore o una contrazione visibile per circa il 50% del tempo. Per la quarta sessione verrà utilizzata la stessa intensità dello stimolatore della terza sessione. La risonanza magnetica strutturale e le regioni di interesse (dlPFC e mPFC) vengono importate nel software di neuronavigazione. Il partecipante indossa una fascia di tracciamento stereotassico tridimensionale e la sua testa è registrata alla risonanza magnetica strutturale utilizzando le coordinate canoniche sul cuoio capelluto. Quindi, la bobina TMS viene indirizzata a mPFC o dlPFC e la posizione della bobina rispetto alla testa viene registrata durante la sessione. Il partecipante esegue il S-EEfRT mentre i treni modellati di TMS vengono consegnati in ogni prova. Ciascun blocco dello studio è randomizzato per ricevere un pattern delta-beta (triplette di impulsi TMS a 20 Hertz ogni 3 Hertz), un pattern theta-gamma (triplette di impulsi a 50 Hertz ogni 5 Hertz) o un pattern aritmico (stesso numero di impulsi e durata con un intervallo casuale tra gli impulsi). Dopo la stimolazione, viene fornito un questionario con gli effetti collaterali comuni della TMS. Sulla base dei risultati del questionario sugli effetti collaterali di stimolazione, viene condotta un'intervista strutturata sugli eventi avversi per acquisire maggiori informazioni su eventuali effetti collaterali che sono stati selezionati come "molto alti" dal partecipante. La terza e la quarta sessione dureranno ciascuna circa due ore.