뇌 자극 및 시력 테스트

객관적인

피질 조직의 영향력 있는 모델은 영장류의 시각 시스템이 기능적으로 구별되는 두 개의 경로로 나누어진다고 제안합니다(Ungerleider & Mishkin, 1982). 후두 피질에서 복부 측두 피질로 투사되는 복부 또는 시각적 경로는 주로 물체 인식 및 식별에 사용됩니다. 후두엽 피질에서 정수리 피질로 돌출하는 등쪽 경로 또는 위치 경로는 주로 시야에서 물체의 위치를 ​​찾고 행동 계획을 세우는 데 사용됩니다. 제안된 일련의 실험에서 우리는 복부 및 등쪽 경로의 신경 표현이 물체 및 장면 인식, 주의 선택 및 얼굴 처리를 포함한 다양한 인지 작업에 어떻게 기여하는지 조사할 것입니다. 이 실험은 주로 경두개 자기 자극(TMS) 또는 경두개 전기 자극(tES)을 기능적 자기 공명 영상(fMRI)과 함께 사용합니다.

TMS 및 tES는 대상 피질 영역에서 일시적이고 안전하게 신경 처리를 방해하거나 향상시키는 데 사용할 수 있기 때문에 인간 인지 기능 연구를 위한 고유한 실험 도구를 제공하는 반면 피험자는 해당 영역의 작업에 따라 동시 행동 작업을 수행합니다. 또한 TMS 및 tES는 fMRI와 같은 신경 영상 기술과 결합하여 피질에 걸쳐 분포된 다른 작업 의존 영역에서 유도된 신경 중단의 원격 효과를 검사할 수 있습니다. 우리는 TMS와 tES를 사용하여 다양한 범주의 객체 인식과 인간 두뇌의 주의 네트워크에 대한 분산 신경망의 기능에 관한 답변되지 않은 질문을 해결할 계획입니다.

연구 인구

우리는 18세에서 50세 사이의 665명의 신경학적 정상 피험자를 테스트할 계획입니다. 피험자는 또한 관심 있는 자극 부위를 파악하기 위해 후속 TMS 또는 tES 실험 전에 fMRI 실험에 참여하게 됩니다.

설계

제안된 일련의 실험의 목적은 행동 작업 수행에 대한 TMS 및 tES 유도 신경 파괴 또는 향상의 효과와 fMRI로 측정된 손상된 수행의 신경 상관 관계를 조사하는 것입니다. 광범위하게 이러한 실험은 온라인 및 오프라인 TMS 또는 tES를 사용하는 연구로 나눌 수 있습니다. 온라인 실험에서는 행동 작업 중에 TMS 또는 tES가 적용됩니다. 오프라인 실험에서 세타 버스트 자극(TBS) 또는 tES는 실험 작업 전에 전달되며 오프라인 실험은 TBS 또는 tES를 fMRI와 결합할 수 있습니다.

1. TMS 또는 tES 대상 사이트 현지화

   온라인 및 오프라인 연구에 앞서 피험자는 특정 피질 관심 영역(ROI)을 현지화하도록 설계된 fMRI 실험에 참여하게 됩니다. fMRI 실험은 피험자가 일련의 서로 다른 물체 범주(예: 얼굴, 신체, 장면) 또는 fMRI 스캐너에서 흑백 바둑판의 깜박이는 부분. 이 fMRI 실험의 결과는 TMS 또는 tES로 표적이 될 피질 영역을 식별하는 데 사용될 것입니다. 우리는 stereotaxic Brainsight 공동 등록 소프트웨어를 사용하여 TMS 및 tES 대상 사이트를 식별하고 두피 위치는 각 주제에 개별적으로 표시됩니다.

2. 온라인 행동 TMS 실험

   온라인 TMS 실험은 유도된 신경 중단이 표적 TMS 사이트에만 미치는 직접적인 영향을 다루도록 설계되었습니다. TMS는 동시 작업 성능에 대한 영향을 평가하기 위해 모든 시험 중에 제공됩니다. 주제는 온라인 TMS가 관심 피질 영역 또는 제어 사이트(예: 꼭지점). 반복 TMS는 500ms 동안 10Hz의 주파수로 전달됩니다. 일부 실험에서는 대상 영역이 작업 수행에 관여할 가능성이 있는 시기를 평가하기 위해 자극 개시 후 다른 대기 시간에서 이중 펄스 TMS를 ​​대안으로 제공합니다.

3. 오프라인 TBS 실험

   오프라인 thetaburst(TBS) 실험은 또한 자극된 영역에서 유도된 중단의 영향을 평가하도록 설계되었습니다. 그러나 모든 실험 시도 중에 TMS를 ​​전달하는 대신 Thetaburst TMS(TBS)는 대상이 행동 작업을 수행하기 최대 60초 전에 대기 시간 동안 대상 관심 영역(ROI)에 전달됩니다. 이렇게 유도된 중단의 신경 효과는 최대 30분 동안 지속되는 것으로 나타났습니다(Huang et al., 2005). 오프라인 TBS 실험에서 우리는 자극된 ROI에 대해 60초의 TBS를 제공할 것을 제안합니다. 제안된 실험 중 일부에서 참가자는 TBS 자극 전후에 fMRI 스캐너에 배치됩니다. 두 fMRI 세션 동안 피험자는 BOLD 활성화로 측정된 원격 피질 영역의 활동과 행동에 대한 TBS 중단의 영향을 평가하기 위해 일련의 시각적 식별 작업을 수행합니다.

4. 온라인 및 오프라인 tES 실험

tES의 행동 영향은 동일한 세션 내에서 동일한 프로토콜을 사용하여 온라인과 오프라인 모두에서 동시에 기록될 수 있습니다. 온라인 tES는 참가자가 작업을 수행하는 동안 신경 자극의 직접적인 효과를 검사합니다(Tyler et al., 2018). TMS와 달리 온라인 tES는 피하 자극 효과가 미미하거나 인지되지 않고 청각적 영향이 없으며 실험자의 개입이 필요하지 않기 때문에 가능합니다. 표면 전극이 제자리에 있으면 참가자는 자유롭게 독립적으로 행동할 수 있습니다. 오프라인 tES는 자극 후 행동 영향의 시간 경과를 검사합니다. tES의 오프라인 효과는 자극 후 최대 60분 동안 지속됩니다(Terney et al., 2008; Herpich et al., 2019). 우리는 4mA 미만의 강도에서 최대 20분 동안 직류 또는 교류 tES를 전달할 수 있습니다(Antal et al., 2017; Rossi & Antal, 2020).

결과 측정

온라인 행동 TMS 또는 tES 실험의 종속 변수는 동시에 수행되는 행동 작업 중에 수집된 성능 정확도, 민감도(d) 및 반응 시간(RT) 측정입니다. 오프라인 fMRI-TBS 또는 fMRI-tES 실험의 종속 변수는 대상 및 원격 ROI에서 감소된 BOLD 활성화로 측정된 작업 수행 및 신경 활동 감소입니다.