작업기억 훈련 중 Theta tACS: 정신분열병의 음성 증상에 미치는 영향에 대한 파일럿 연구

음성 증상은 정신분열증의 예후에 부정적인 영향을 미치지만, 이 증상 차원에 대한 효과적인 치료는 아직 조사 중입니다. 음성 증상과 밀접한 관련이 있거나 음성 증상에 큰 영향을 미치는 치료 대상을 식별하면 정신 분열증의 음성 증상에 대응하는 효과적인 치료법을 개발하는 데 도움이 될 수 있습니다. 정신분열증에서 음성 증상과 인지 장애를 연결하는 최근의 이론적 및 실증적 연구는 잠재적인 치료 대상인 인지 장애를 확인했습니다. 인지 교정(CR)이 정신분열병의 음성 증상, 특히 행동 음성 증상을 개선하는 데 긍정적인 영향을 미친다는 증거가 있습니다.

CR의 어떤 활성 성분이 음성 증상의 개선에 기여하는지는 여전히 논의 중입니다. Gold와 동료들이 제안한 프레임워크는 CR이 음성 증상을 개선하는 방법(즉, 작업 기억력 개선을 통해 가능)을 설명하는 후보가 될 수 있습니다. 무쾌감증(즉, 즐거움을 경험할 수 있는 능력의 감소 및 즐거운 자극에 대한 반응성 감소)은 정신분열증의 도전적인 부정적인 증상을 나타냅니다. 쾌락 처리의 장애는 잠재적으로 보람 있는 사건에 참여하려는 동기 감소와 관련이 있습니다. 작업 기억(WM)은 정서적 및 가치 표현의 형성, 유지 및 검색에 중요한 역할을 하며, 이 모두는 기대하는 즐거움에 필수적입니다. 개인은 동기 부여 자원을 모집하기 위해 WM을 사용하여 이벤트를 나타내고 즐거움을 예측합니다. WM 모델 내에 쾌락 감지기 시스템이 있고 WM이 예상되는 즐거움과 목표 관련 행동에 대한 잠재적인 기본 인지 메커니즘 역할을 한다고 제안되었습니다. WM의 문제는 미래의 행동에 동기를 부여하고 안내하기 위해 정보를 검색하고 조작하는 능력을 감소시켜 동기 부여와 즐거움 경험을 감소시킬 수 있습니다. 전전두엽-선조체 시스템(배외측 전두엽 피질, 대상 피질, 뇌섬엽 및 복측 선조체 포함)의 모집은 쾌락 처리와 관련이 있는 것으로 알려져 있습니다. 또한 동일한 뇌 영역이 WM 부하 중에 활성화되기 때문에 WM 네트워크의 핵심 뇌 영역으로 볼 수 있는 것으로 알려져 있습니다. 쾌락 처리 및 WM 동안 전전두엽-선조체 시스템 활성화의 중첩은 쾌락 능력과 WM 사이의 관계를 뒷받침하는 강력한 증거를 제공합니다. 증거는 WM 두뇌 네트워크의 활동과 항정신병 치료 후 음성 증상의 개선 사이의 상관관계를 나타냈으며, 이는 약리학적 개입의 맥락에서 음성 증상 개선에 대한 WM의 매개 효과를 시사합니다. 보다 최근에 연구에 따르면 20회의 WM 훈련(이중 n-백 작업 훈련) 세션에서 높은 사회적 무쾌감증이 있는 개인의 쾌락 처리를 강화하고 눈에 띄는 음성 증상이 있는 정신분열증 환자의 쾌락 기능 장애를 개선하는 신경 전달 효과가 나타났습니다.

WM 훈련 외에도 비침습적 뇌 자극(NIBS)은 뇌 신경 가소성을 향상시키는 비약리학적 방법이기도 합니다. 예를 들어, 반복적 경두개 자기 자극(rTMS)은 피질 신경의 활동을 일시적 또는 지속적으로 변화시켜 신경 가소성을 향상시킬 수 있습니다. 그러나 rTMS 단독으로 정신분열증에서 인지 기능을 향상시키는 능력은 종종 어느 정도 제한되어 인지 기능을 향상시키기 위해 WM 훈련과의 조합이 필요합니다.

저강도 교류를 적용하는 안전한 NIBS 기술인 경두개 교류 자극(tACS)도 정신분열증의 인지 장애 치료에 잠재적인 치료 옵션입니다. tACS의 자극 주파수는 일반적으로 표적 뇌 내인성 리듬과 일치하도록 설정됩니다. 자극된 피질 영역의 신경 진동을 적용된 자극 주파수와 동기화합니다. 다양한 tACS 전류 강도(0.5 ~ 4mA), 자극 주파수(0.1 ~ 80Hz), 전극 몽타주, DC 오프셋이 있거나 없는 자극 부위의 위상차 및 상태(예: 휴지 상태 또는 동시에 작업 중) 자극하는 동안 다른 효과에 기여합니다. 대상 전극과 기준 전극이 주어진 시간에 전류 주기의 동일한 위상에 있으면 위상차는 0도(동위상)가 됩니다. 전극이 반대 위상에 있는 경우 위상차는 180도(즉, 역위상)가 됩니다. 뇌 영역에 대한 동위상 및 역위상 tACS는 각각 뇌 영역에 걸쳐 신경 활동의 동기화 및 비동기화를 유도합니다.

상태 의존적 tACS 효과는 표적 뇌 영역의 상태가 활성화될 때 tACS의 효과가 강화됨을 나타냅니다. 특히, 세타 주파수에서 전두엽 영역의 동기화는 집행 작업 중에 지배적입니다. 실행 작업에 의해 활성화된 세타 진동에 가까운 주파수의 tACS는 더 많은 공명을 이끌어내고 결과적으로 실행 기능을 향상시키는 데 도움이 될 수 있습니다. 개인이 특정 인지 작업에 동시에 참여할 때 적용되는 tACS를 온라인 tACS로 정의합니다. 건강한 피험자에서 온라인 세타(6Hz) 동위상 tACS는 전두엽 위상 결합(동기화)을 촉진하여 WM 성능을 개선한 반면 온라인 세타(6Hz) 역위상 tACS는 세타 위상 결합(비동기화)을 방해하여 WM 성능을 손상시켰습니다.

tACS의 연장된 후유증은 뉴런의 입력 및 출력 스파이크(또는 활동 전위)의 상대적 타이밍을 기반으로 연결 강도를 수정하는 프로세스인 STDP(spike-timing-dependent plasticity)라는 현상과 관련이 있을 수 있습니다. . STDP는 입력 활동전위가 출력 활동전위 직전에 발생하면 시냅스가 강화되고 입력 활동전위가 출력 활동전위 직후에 발생하면 시냅스가 약해진다는 것을 의미합니다. STDP 과정은 부분적으로 신경계의 장기 우울증(LTD) 및 장기 강화(LTP)를 설명하는 것으로 알려져 있습니다. 요약하면, tACS 동안 공진 주파수에 가까운 주파수에서 tACS는 STDP의 메커니즘을 통해 자극된 영역에 걸쳐 시냅스를 강화할 수 있습니다. 특정 시간 간격 동안 반복적인(다중 세션) tACS는 신경가소성 효과를 통합할 수 있으며, 차례로 신경정신병 치료에 추가 임상 적용을 위해 오래 지속되는 효과를 이끌어낼 수 있습니다. 정신분열증 환자의 경우, 왼쪽 전두정엽 영역에 대한 온라인 세타 동위상 tACS의 1-5회 세션이 WM 및 기타 여러 인지 영역의 성능을 개선한 몇 가지 사례 보고서가 있습니다.

지금까지 공동 개입(즉, 왼쪽 전두엽 영역에 대한 온라인 세타(6Hz) 동위상 tACS와 WM 훈련)이 WM 및 기타의 성능 향상에 결합된 효과를 가질 것인지 여부와 그 방법을 탐구하는 관련 연구 보고서는 없습니다. 정신분열증 환자의 인지 영역. 좌측 전두엽 영역에 대한 온라인 세타(6Hz) 동위상 tACS가 정신분열증의 음성 증상 개선에 대한 WM 훈련의 효과를 강화할 수 있는지 여부를 조사하는 연구도 없습니다. 요약하자면, 우리는 활성 온라인 세타 tACS와 WM 훈련의 조합 훈련 모드가 가짜 온라인 세타 tACS와 WM 훈련의 훈련 모드에 비해 정신분열증의 음성 증상을 줄이는 데 더 큰 능력을 가질 것이라고 가정합니다. 이 연구의 목적은 음성 증상, WM 성능 및 정신분열증의 기타 인지 영역 성능을 개선하는 데 있어서 "활성 온라인 세타 tACS 플러스 WM" 대 "가짜 온라인 세타 tACS 플러스 WM 훈련"의 효능을 테스트하는 것입니다. 통제된 시험 디자인. 중재의 효능을 평가하기 위해 행동 결과(예: 음성 증상 평가 및 신경인지 평가) 및 신경생리학적 결과(예: EEG 및 심박 변이도)를 사용합니다.

행동 양식

듀얼 N 백 트레이닝

이 연구에서는 WM 교육을 위해 이중 n-back 작업을 사용합니다. 이 작업에서는 8개의 다른 위치에 있는 사각형이 3초마다 컴퓨터 화면에 순차적으로 표시됩니다(자극 길이, 500ms, 자극 간 간격, 2,500ms). 사각형 제시와 동시에 스피커를 통해 8개의 자음 중 하나가 순차적으로 나타납니다. 참가자는 사각형의 위치와 그들이 들은 자음이 이전의 n-back과 일치하는지 여부를 판단해야 합니다(시각 및 청각 대상 모두 동일한 n 값). 각 교육 세션에는 20 + n 시도로 구성된 20개의 블록이 있으며 약 25분이 소요됩니다. 각 블록에는 위치가 무작위인 6개의 청각 및 6개의 시각적 대상(한 양식에만 나타나는 4개, 두 양식에 동시에 나타나는 2개)이 포함됩니다. 참가자는 시각적 대상에 대한 마우스 왼쪽 클릭 버튼과 청각 대상에 대한 오른쪽 클릭 버튼을 눌러 수동으로 응답해야 합니다. 대상이 아닌 경우 응답이 필요하지 않았습니다. 대상이 올바르게 감지되면 긍정적인 피드백을 구성하는 녹색 플래시가 제공됩니다. 대상이 잘못 감지되면 부정적인 피드백을 구성하는 파란색 플래시가 제공됩니다. 듀얼 N 백 트레이닝은 WM 부하(즉, n의 수준)를 수정하여 난이도를 지속적으로 변화시켜 참가자의 성과를 추적하도록 설계되었습니다. 각 교육 세션은 n = 1에서 시작됩니다. 참가자의 성과는 각 블록 후에 분석되며 다음 원칙에 따라 다음 블록의 n 레벨이 조정됩니다. 참가자의 양식별 실수가 5인 경우 다음 블록에서 n의 수준이 1씩 증가합니다. 다른 모든 경우에는 n이 변경되지 않은 상태로 유지됩니다. 참가자는 실험실에 와서 평일 5일 동안 매일 두 번(총 10개 세션) WM 교육 세션에 참여하며 각 세션은 약 25분 동안 지속됩니다. 하루 2회 세션 사이의 시간 간격은 >3시간입니다.

온라인 좌반구 전두정맥 세타(6Hz) 동위상 tACS

θ tACS는 듀얼 n-back 작업 중에 관리되며, 각 작업 시작 시 시작하여 20분 동안 지속됩니다. 활성 θ tACS 조건에서 정현파 tACS는 2개의 4 × 1 와이어 어댑터(Equalizer Box, NeuroConn, Ilmenau, Germany)와 연결된 2개의 배터리 작동 장치에 의해 전달됩니다. θ tACS에 사용되는 전극 몽타주는 왼쪽 전두엽 위치에 배치됩니다. 1차 자극기의 자극 전극은 국제 10-10 전극 위치 F1, F5, AF3, FC3(자극 전극) 및 CPz(반환 전극)에 배치하여 왼쪽 전두엽 피질을 덮습니다. 2차 자극기의 경우 자극 전극을 P1, P5, CP3 및 PO3(자극 전극) 및 FCz(반환 전극)에 배치하여 왼쪽 정수리 피질을 덮습니다. NeuroConn 디지털-아날로그 변환기(DAQ)는 두 개의 자극기를 제어하고 동위상(동기식) 설정(두 개의 tACS 자극기의 출력 신호 간의 상대 위상 차이 0°)을 생성합니다.