Verbetering van de behandeling van wanen bij schizofrenie door neuromodulatie (tACS)

Doel:

Het doel van deze studie is om een ​​vorm van niet-farmacologische behandeling van wanen bij schizofrenie te verbeteren met behulp van neuromodulatie, en het effect te bevestigen met behulp van elektro-encefalogram (EEG) en gedragsmetingen (Whitman et al., in druk; Whitman, Minz & Woodward, 2013). Concreet zal transcraniële wisselstroomstimulatie (tACS) worden gebruikt om de uitkomst van deelname aan metacognitieve training (MCT) voor de behandeling van psychose te verbeteren.

MCT is een groepsgebaseerd programma dat rechtstreeks is ontwikkeld op basis van de huidige bevindingen van cognitief neuropsychiatrisch onderzoek naar schizofrenie en psychose. MCT deelt kennis die is opgedaan in onderzoekslaboratoria om mensen met een psychose te helpen zich meer bewust te worden van de denkpatronen die betrokken zijn bij hun ziekte. Het belangrijkste doel van de metacognitieve training is om mensen te helpen de denkpatronen die wanen veroorzaken te veranderen, waardoor terugval in ziekte wordt voorkomen of de impact van wanen wordt verminderd (Moritz et al., 2014).

tACS is een niet-invasieve hersenstimulatietechniek waarbij een zwakke elektrische stroom op het hoofd wordt aangebracht om de waarschijnlijkheid van neurale vuren in een gebied van de cortex onder de stimulatie-elektroden te veranderen (Antal & Paulus, 2013).

Hypothese:

Neuromodulatie zal het voordeel van het niet-farmacologische behandelingsprogramma, MCT, vergroten bij het verminderen van de ernst van wanen bij schizofrenie.

Rechtvaardiging:

Het is nu duidelijk dat het helpen van mensen met schizofrenie om zich bewust te worden van de denkpatronen die ten grondslag liggen aan wanen, effectieve hulpmiddelen biedt om deze denkpatronen tegen te gaan (Moritz et al., 2013; Mortiz et al., 2014). Het MCT-programma voor de behandeling van wanen omvat het ervaren van situaties waarin alledaagse interpretaties van de werkelijkheid in twijfel moeten worden getrokken. Empirische studies en meta-analyses geven aan dat MCT effectief is, zelfs tot drie jaar na afronding van de behandeling (ten opzichte van actieve-controlecondities en behandeling zoals gewoonlijk (TAU)).

Ondanks deze successen kan geen enkele behandeling van schizofrenie als zeer effectief worden beschouwd en is er altijd ruimte voor verbetering in de effectgrootte. Neuromodulatie kan deze verbetering bieden door pathologische hersenfunctie te vertekenen in de richting van een gezonde toestand voorafgaand aan MCT, de openheid te vergroten om alledaagse interpretaties van de werkelijkheid in twijfel te trekken en het effect van MCT-behandeling van wanen te versterken. tACS is bijna geheel niet-invasief en puur modulerend, waardoor de waarschijnlijkheid van neuraal vuren in een gebied van de cortex onder de stimulatie-elektroden verandert. Het is nu mogelijk om te moduleren op verschillende oscillatiefrequenties, in overeenstemming met hoe de gezonde hersenen functioneren bij het interpreteren van de werkelijkheid.

Het voorgestelde onderzoek omvat de toepassing van op oscillatie gerichte neuromodulatieprotocollen om het functioneren van de hersenen te beïnvloeden in de richting van een toestand die het ter discussie stellen van alledaagse interpretaties van de werkelijkheid bevordert, waardoor de ernst van wanen wordt verminderd en de respons op een trainingsprogramma voor de behandeling van wanen bij schizofrenie wordt verbeterd door inzicht te verwerven in de denkpatronen die leiden tot waanvoorstellingen. De onderzoekers zijn van plan om de door neuromodulatie veroorzaakte hersenveranderingen te documenteren met behulp van prestatie- en EEG-metingen die zijn genomen bij een besluitvormingstaak waarbij interpretatie van de werkelijkheid betrokken is en waarvoor prestatie correleert met de ernst van wanen. Deze taak omvat het beoordelen van de waarschijnlijkheid dat bewijs overeenkomt met een hypothese, en het is aangetoond dat deze beoordeelde waarschijnlijkheid toeneemt wanneer patiënten sterk waanvoorstellingen hebben. De onderzoekers hebben aangetoond dat deze taakstatus (d.w.z. overeenkomst tussen bewijs en hypothese) een toename van alfakracht in het taakpositieve netwerk veroorzaakt, en een afname van bètakracht in het standaardmodusnetwerk (Whitman et al., in druk). Dit suggereert dat het maximaliseren van de kracht van de alfaband in het taak-positieve netwerk de hersenen naar een gezondere toestand zou moeten leiden voor het wegen van bewijs om hypothesen over de werkelijkheid te testen, en dit kan worden bevestigd met EEG- en gedragsmaatregelen die worden genomen op de bovengenoemde besluitvormingstaak. , een verhoogde reactie op MCT en een overeenkomstige afname van de ernst van wanen.

Onderzoeksopzet:

Neuromodulatie met tACS zal gericht zijn op het vergroten van de kracht van de alfaband in dorsomediale prefrontale regio's, en dit zal naar verwachting ook de kracht van de bètaband in ventromediale regio's verminderen. Dit zal worden bevestigd door EEG-opnamen en bronschatting (Whitman et al., in druk; Whitman, Minz & Woodward, 2013). MCT is een programma van vier weken met acht sessies van een uur. TAU is een wachtlijstcontrolegroep van vier weken. Sham-neuromodulatie omvat de toepassing van willekeurige patronen van laagwaardige stromen op hetzelfde hersengebied als de neuromodulatiecondities (Antal & Paulus, 2013). De ernst van wanen zal worden gemeten door de Psychotic Symptom Rating Scales in psychosis (PSYRATS) (Haddock et al., 1999). De gedragsmaatstaf die van belang is, is de beoordeling van de overeenkomst tussen het bewijs en de hypothese, die zou moeten afnemen naarmate wanen afnemen.

Statistische analyse:

Tussen groepen (neuromodulatie/MCT vs. sham/MCT vs neuromodulatie/TAU) variantieanalyses (ANOVA) zullen worden uitgevoerd op veranderingsscores berekend op gedragsmetingen en ernst van wanen, pre- en post MCT of TAU, onder de hypothese dat de afname van de ernst van de waan groter zal zijn bij de neuromodulatie/MCT-aandoening dan bij de sham/MCT- en neuromodulatie/TAU-aandoening.

Control-Phase Studies: DREAM Study, Hearing Brain Study en The Effect of Neuromodulation on Saccades Study. Elk hieronder beschreven.

Doel van onderzoeken in de controlefase:

Het doel van deze studies is om de effectiviteit vast te stellen van het EGI GTEN-systeem bij het moduleren van hersenoscillaties in de cortex van gezonde deelnemers door middel van transcraniële wisselstroomstimulatie (tACS). In deze controle-/pilootfase van onze studie willen we vaststellen dat we met behulp van het GTEN-systeem veranderingen in de kracht van een specifieke frequentieband kunnen induceren in gerichte corticale regio's met behulp van neuromodulatie, en we zullen beoordelen of dit de prestaties op eenvoudige cognitieve en perceptuele processen bij gezonde controles. Dit zal de eerste stap zijn naar het vertalen van ons stimulatieprotocol naar de patiëntenpopulatie voor onze primaire studie van belang (tACS als aanvulling op metacognitieve training voor wanen bij psychose).

Rechtvaardiging voor onderzoeken in de controlefase:

Transcraniële wisselstroomstimulatie (tACS) is een niet-invasieve methode die wordt gebruikt om lopende hersenoscillaties bij mensen te beïnvloeden door sinusoïdale stromen op de hoofdhuid toe te passen (Antal & Paulus, 2013; Vosskuhl, Strüber, & Herrmann, 2018). Menselijke hersenoscillaties, zoals gemeten met elektro-encefalografie (EEG), variëren van 1 tot 100 Hz en worden aangeduid als delta (1-3 Hz), theta (4-8 Hz), alfa (8-12 Hz), beta-1 (13-30 Hz) en gamma-oscillaties (30-40 Hz). De oscillaties, die spontaan of als reactie op externe prikkels worden gegenereerd, zijn het resultaat van ritmische of repetitieve elektrische activiteit van cellen en staan ​​erom bekend dat ze betrokken zijn bij de communicatie van hersengebieden (Vosskuhl et al., 2018). De synchronisatie van ritmische elektrische activiteit leidt tot meer vermogen in de frequentieband van de ritmische activiteit. Bijvoorbeeld, de presentatie van een auditieve stimulus ("auditieve entrainment") met een frequentie van 40 Hz verhoogt de kracht van de 40 Hz hersenoscillaties in de auditieve cortex; dit fenomeen staat bekend als Auditieve Steady-State Response (ASSR; Galambos, Makeig, & Talmachoff, 1981; O'Donnell et al., 2013).

Eerdere studies vertrouwden voornamelijk op systemen die twee grote elektroden op de hoofdhuid gebruiken om de onderliggende hersenactiviteit in het oscillatiefrequentiebereik van belang te moduleren. De GTEN heeft 256 potentiële stimulatielocaties, evenals geavanceerde bronlokalisatietechnieken, waardoor stroom nauwkeurig kan worden gepland en toegepast via op maat gemaakte combinaties van elektroden volgens het 'wederkerigheidsprincipe' (Dmochowski, Koessler, Norcia, Bikson, & Parra, 2017; Fernandez-Corazza, Turovets, Luu, Anderson, & Tucker, 2016). Het 'reciprociteitsprincipe' is een proces dat het mogelijk maakt om de hersenbronnen van het geregistreerde EEG-signaal optimaal te richten/stimuleren. Het GTEN-systeem heeft voor dit doel ingebouwde software, waardoor onderzoekers elektroden kunnen programmeren met de dominante kracht van oscillatiefrequenties, met behulp van een kleine subset van elektroden (4-7) om zich optimaal te richten op de hersengebieden die van belang zijn. Dit reciprociteitsprincipe is baanbrekend in zijn vermogen om causale verbanden tussen hersenen en gedrag aan te tonen: door zich te richten op de hersenbronnen die van belang zijn voor de hersenactiviteit, en door tACS toe te passen terwijl de gedragseffecten op de prestaties worden geobserveerd (bijv. reactietijd, nauwkeurigheid), men kan cognitieve processen experimenteel koppelen aan specifieke patronen van hersenoscillaties. Vaststellen dat we deze methoden op deze manier kunnen gebruiken, zal een belangrijke voorloper zijn van onze studie van tACS als aanvulling op metacognitieve training voor wanen. Ons werk met behulp van tACS om voortdurende netwerkactiviteit in de hersenen te vertekenen, berust op het nauwkeurig kunnen richten op die netwerken die de activiteit van interesse produceren, en documenteren of dit de prestaties van eenvoudige cognitieve taken tijdelijk verandert.

Onze "piloot/controle"-fase met gezonde controles zal ons vertrouwd maken met het GTEN-systeem en ons in staat stellen de parameters te optimaliseren waaronder GTEN tACS kortetermijnveranderingen in corticale prikkelbaarheid en cognitieve processen veroorzaakt. Deze inzichten zullen onze grotere studie informeren die zich richt op het verbeteren van de metacognitieve behandeling van wanen bij schizofrenie met behulp van neuromodulatie. Hearing Brain") zal onderzoeken in welke mate GTEN tACS toegepast op de auditieve cortex de ASSR nabootst en/of beïnvloedt die endogeen optreedt tijdens de perceptie van een auditieve toon.

Om te begrijpen of GTEN tACS de prestaties van cognitieve processen tijdelijk verandert door dominante oscillatiepatronen te vertekenen, zal een tweede reeks initiële studies bij gezonde controles worden uitgevoerd, de studie "Dynamic Reciprocal Electroencephalography and Modulation (DREAM"). De DREAM-studie zal het wederkerigheidsprincipe toepassen terwijl deelnemers eenvoudige cognitieve en perceptuele taken ondergaan. Deze gegevensverzameling bij gezonde controles omvat de methoden waarvoor we al ethische toestemming hebben gekregen om te gebruiken met klinische populaties (zie bijvoorbeeld 'Verbetering van de behandeling van wanen bij schizofrenie door middel van het neuromodulatieprotocol'). Het testen van deze methoden zal dienen als een verificatie dat tACS de corticale prikkelbaarheid kan veranderen in de corticale regio's die betrokken zijn bij waanvoorstellingen, waarvoor we al toestemming hebben gekregen om neuromoduleren in onze primaire studie van patiënten met schizofrenie. De pilootstudie zal ook dienen als een voorlopig onderzoek naar de vraag of tACS waarneembare invloeden heeft op cognitieve taken die correleren met psychopathologie (bijvoorbeeld wanen). Eén taak omvat het beoordelen van de waarschijnlijkheid dat bewijsmateriaal overeenkomt met een hypothese, en het is aangetoond dat deze beoordeelde waarschijnlijkheid toeneemt wanneer patiënten sterk waanvoorstellingen hebben.

We streven er ook naar om de gedragseffecten van tACS te bestuderen in de "The Effect of Neuromodulation on Saccades Study." In plaats van complexe gedragstaken te gebruiken, proberen we een eenvoudigere en beter begrepen gedragsreactie te gebruiken: de oculomotorische reactie. In deze studie streven we ernaar om tACS te gebruiken om de gebieden die betrokken zijn bij oculomotorische controle te stimuleren om oogbewegingen te beïnvloeden. De blik van de deelnemers wordt binoculair gevolgd met behulp van het Eyelink 1.000-systeem (SR Research, Kanata, ON). De oculomotorische respons is een goed begrepen gedragsrespons die niet complex van aard is en ons in staat zou stellen om de effecten van tACS op gedrag te bestuderen, dit zou onze kennis over de gedragseffecten van tACS vergroten. De grondgedachte achter het gebruik van tACS is dat we ons kunnen richten op een specifieke voortdurende hersenoscillatie. In deze proof-of-concept-studie zijn we van plan om tACS te gebruiken om frontale oogvelden (FEF), waarvan we verwachten dat ze de natuurlijke netwerkbalans onderbreken, en langzame saccades te stimuleren. De algemene doelstellingen van deze studie zijn dus (1) het identificeren van de hersenoscillaties in FEF die ten grondslag liggen aan de voorbereiding en uitvoering van saccades, en (2) de activiteit in deze netwerken veranderen door middel van neuromodulatie.

Hypothese:

In de proof-of-concept pilotstudie "Hearing Brain" veronderstellen we dat zowel auditieve meevoering bij 40 Hz als GTEN-stimulatie bij 40 Hz, maar geen schijnstimulatie, het gammabandvermogen in de auditieve cortex zal vergroten. Verder veronderstellen we een sterker gammabandvermogen na GTEN-stimulatie in vergelijking met auditieve meevoering.

Met betrekking tot de "DREAM-onderzoeken" voorspellen we dat GTEN, toegepast op basis van het wederkerigheidsprincipe, de nauwkeurigheid en reactietijd van deelnemers zal veranderen terwijl ze eenvoudige cognitieve en perceptuele taken ondergaan. In het bijzonder met betrekking tot de pilot van de methoden van de primaire studie (verbetering van de behandeling van wanen bij schizofrenie door neuromodulatie), veronderstellen we dat neuromodulatie met tACS gericht zal zijn op het vergroten van de kracht van de alfaband in dorsomediale prefrontale regio's en onze gedragsmaatstaf zal vertekenen. rente (de beoordeling van de overeenkomst tussen het bewijs en de hypothese (zie figuur 1 in 'Verbetering van de behandeling van wanen bij schizofrenie door middel van het neuromodulatieprotocol').

Met betrekking tot de "The Effect of Neuromodulation on Saccades Study", voorspellen we het volgende: 1. Verhoogd vermogen van alfa-oscillatie in de FEF zal worden gedetecteerd door hdEEG wanneer saccades worden uitgevoerd 2. GTEN-geïnduceerde alfa-oscillaties in de FEF zullen de saccade-latentie verhogen .

Onderzoeksopzet:

Experimenteel ontwerp: proof-of-conceptstudie "The Hearing Brain"

We zullen een between-subjects design gebruiken om de invloed van auditieve entrainment, neuromodulatie, schijnstimulatie (controleconditie) en controlefrequentiestimulatie (actieve controleconditie) op de kracht van de gammaband (30-40Hz) in de auditieve cortex te onderzoeken. . Alle deelnemers worden toegewezen aan de neuromodulatie-, schijn- of actieve controleconditie (controlefrequentie), met of zonder ook de auditieve entrainment-conditie te ondergaan.

Neuromodulatie: Voor elke deelnemer stellen we een drempelwaarde vast waarbij de deelnemer de stimulatie voor het eerst detecteert (bijvoorbeeld door fosfenen of huidsensaties). In lijn met andere drempelprotocollen starten we met tACS-stimulatie bij 40 Hz en 1000 µA gedurende 1 seconde en verhogen we de amplitude van de stimulatie stapsgewijs met 250 µA tot een maximum van 3000 µA (Zaehle et al., 2010). Deelnemers wordt gevraagd om de aanwezigheid van sensaties die ze ervaren aan te geven. De maximale stimulatie-intensiteit van elke deelnemer wordt 250 µA onder de drempel gehouden voor het ervaren van fosfenen of huidsensaties (afhankelijk van welke drempel lager is).

Tijdens de stimulatie wordt tACS over de auditieve cortex aangebracht met een frequentie van 40 Hz. Voor elke stimulatie wordt de stroom langzaam opgevoerd tot de op maat gemaakte intensiteit van de deelnemer en aan het einde van het segment afgebouwd. De stimulatie-elektroden in het huidige proof-of-concept-onderzoek zullen de elektroden zijn waarvan is vastgesteld dat ze de grootste toename in gammavermogen vertonen in een auditieve entrainment-pilootstudie.

Auditieve meevoering: deelnemers luisteren naar een reeks tonen die worden gepresenteerd op 40 Hz.

Sham: Deze voorwaarde wordt gebruikt om te controleren op verwachtingseffecten. Vergelijkbaar met de neuromodulatieconditie, zal de stroom toenemen en afnemen; er zal echter geen stimulatie tussendoor zijn.

Controlefrequentie: mensen in deze actieve controlegroep zouden worden gemoduleerd op dezelfde elektroden en met dezelfde stroomsterkte, maar op een andere frequentieband. Er is een actieve controlegroep nodig om ervoor te zorgen dat de effecten het gevolg zijn van de toegepaste frequentie van interesse en niet alleen van de stroom zelf.

Rust: Na elke neuromodulatie-, entrainment- en schijnproef is er een rustperiode van 50 seconden om het EEG in rusttoestand te meten.

Elke conditie (modulatie, schijnvertoning, auditieve meevoering) duurt 50 seconden en wordt 7 keer in blokken gepresenteerd. Tussen de condities door vindt er een rustmeting van 50 seconden plaats om de duurzaamheid van interventies op de hersenactiviteit te beoordelen.

Experimenteel ontwerp: proof-of-concept "Dynamic Reciprocal Electroencephalography and Modulation" (DREAM) studie

We zullen een between-subjects design gebruiken om de invloed te onderzoeken van neuromodulatie op basis van het reciprociteitsprincipe versus schijnstimulatie (controleconditie) versus controlefrequentiestimulatie (actieve controleconditie) op reactietijd en nauwkeurigheid bij eenvoudige cognitieve en perceptuele taken. Deze taken omvatten de Stroop-interferentietaak, luisteren naar/lezen van niet-aanstootgevende, niet-emotionele woorden en het onthouden van woorden of visuele reeksen.

We zijn ook van plan om tACS te testen in de bewijsintegratietaak waarvan is aangetoond dat deze correleert met de ernst van waanvoorstellingen bij psychose. Om de reciprociteitsprincipemethode voor deze taak te illustreren, zullen deelnemers worden toegewezen om ofwel tACS ofwel nep-neuromodulatie te ontvangen. Neuromodulatie met tACS zal zich richten op het dominante patroon van hersenoscillaties, waarvan we verwachten dat het de alfaband is in dorsomediale prefrontale regio's, en dit zal naar verwachting ook de kracht van de bètaband in ventromediale regio's verminderen (Antal & Paulus, 2013 ). Dit zal worden bevestigd door EEG-opnamen en bronschatting (Whitman et al., in druk; Whitman, Ward, & Woodward, 2013) tijdens de taak die werd gebruikt om figuur 1 te produceren. Sham-neuromodulatie omvat de toepassing van willekeurige patronen of zeer korte laagwaardige stromen op hetzelfde hersengebied als de neuromodulatie-aandoening (Antal & Paulus, 2013). De gedragsmaatstaf die bij deze taak van belang is, is de beoordeling van de overeenkomst tussen het bewijs en de hypothese (zie afbeelding 1), waarvan is aangetoond dat deze correleert met de ernst van waanvoorstellingen bij psychose.

Experimenteel ontwerp: proof-of-conceptstudie "The Effect of Neuromodulation on Saccades"

De voorgestelde experimenten zijn standaard saccade-experimenten, vergelijkbaar met die van Chen Zhang et al. In de prosaccade-taak begint elke proef met een fixatiepunt in het midden van het scherm dat 800-1200 ms duurt, willekeurig gekozen uit een exponentiële verdeling. Deelnemers krijgen de instructie om te fixeren op het fixatiepunt. Het fixatiepunt verdwijnt en na een tijdsinterval van 200 ms verschijnt willekeurig een perifeer doel op 10° links of rechts van het centrale fixatiepunt. Deelnemers krijgen de instructie om een ​​snelle saccade te maken in de richting van het doelwit. Ze hebben 1000 ms om de saccade naar de juiste locatie te voltooien. In de anti-saccade-taak blijft de procedure hetzelfde, maar krijgen de deelnemers de opdracht om een ​​saccade te maken in de tegenovergestelde richting van het doelwit. Bij de geheugengestuurde saccade-taak krijgen de deelnemers de instructie om hun fixatie te behouden, waarna twee doelen elk 100 ms achtereenvolgens verschijnen in een van de vier kwadranten rond de rand van het scherm. Deelnemers moeten gedurende extra tijd gefixeerd blijven en wachten op het go-signaal (verdwijnen van het fixatiepunt). Vervolgens moeten de deelnemers twee saccades zo nauwkeurig mogelijk maken naar de herinnerde locaties van de doelen in dezelfde volgorde waarin ze zich voordeden. De prosaccade-, anti-saccade- en geheugengeleide saccade-onderzoeken worden in een blok verweven. De verschillende soorten taken worden onderscheiden door verschillende kleuren van het fixatiekruis.

tACS-protocol: alle deelnemers voeren drie blokken van het bovenstaande experiment uit: prestimulatieblok (pre), stimulatieblok (stim/sham), poststimulatieblok (post). In het pre-stimulatieblok voeren deelnemers alle bovenstaande taken uit, tegelijkertijd worden hun EEG-gegevens geregistreerd en worden hun oogbewegingen gevolgd. Op basis van de EEG-gegevens wordt voor elke deelnemer de exacte montage voor stimulatie van frontale oogvelden (FEF) geschat. Ook wordt de exacte alfafrequentie voor stimulatie geschat. Op basis van deze parameters wordt de helft van de deelnemers gestimuleerd in het stimulatieblok. De andere helft van de deelnemers zal fungeren als controles en een schijnblokkade ondergaan. In beide gevallen voeren de deelnemers ook de saccadetaken uit. Het postblok is vergelijkbaar met het prestimulatieblok.

Gegevensanalyse:

Proof-of-conceptstudie "The Hearing Brain":

Vermogensspectrumdichtheid (PSD) voor het bereik van 1 tot 50 Hz wordt berekend voor elk van de rusttoestandmetingen en gemiddeld voor elk van de omstandigheden. Herhaalde metingen (entrainment vs. neuromodulatie vs. sham vs. controlefrequentie) variantieanalyses (ANOVA) zullen worden uitgevoerd voor de PSD-waarden van de gammaband en de controlefrequentiebanden (alfa, bèta), onder de hypothese dat neuromodulatie en meesleuren maar niet schijnvertoning zal leiden tot een groter vermogen van de gammaband, maar niet tot verschillen in de regelfrequenties.

Proof-of-concept "DREAM"-studie:

Variantieanalyses (ANOVA) tussen groepen (neuromodulatie vs. sham vs. controlefrequentiestimulatie) zullen worden uitgevoerd op veranderingsscores berekend op gedragsmetingen (nauwkeurigheid, reactietijd) om te beoordelen of tACS werd toegepast met behulp van het wederkerigheidsprincipe op vertekening aanhoudende hersenoscillaties veranderen de cognitieve prestaties.

Proof-of-conceptstudie "Het effect van neuromodulatie op saccades":

EEG-voorverwerking: de hdEEG-gegevens die met het GTEN-systeem zijn geregistreerd, worden geanalyseerd met behulp van MATLAB 2019b met behulp van interne scripts. EEGLAB 13.6.5b (Delorme & Makeig, 2004) functies werden gebruikt om de topografische grafieken te genereren. De spectrale analyse zal worden uitgevoerd met behulp van de Chronux 2.12 toolbox (Bokil et al., 2010). De EEG-gegevens zullen worden voorbewerkt met behulp van een Statistical Correction of Artifacts in Dense-array Studies (SCADS) (Junghöfer et al., 2000), die EEG-artefacten verwijdert op basis van statistische parameters. Ten eerste worden de gegevens gefilterd met behulp van een FIR-banddoorlaatfilter met stopbandfrequenties van 2 Hz en 55 Hz. Het filter zal worden ontworpen met behulp van de op MATLAB gebaseerde toolbox voor signaalverwerking. Vervolgens worden de EEG-gegevens geëpoched om de hele proef te bevatten. Vervolgens worden elektroden die zijn verontreinigd met artefacten afgewezen door het SCADS-algoritme. De parameters die worden gebruikt voor elektrodeafwijzing zijn - maximale amplitude, maximale gradiënt en standaarddeviatie van signaalamplitude in elk tijdvak en elke elektrode. Verder zullen de EEG-gegevens opnieuw worden verwezen naar het gemiddelde signaal.

Schatting van de montage met behulp van EEG: De exacte elektrodemontage en stimulatiefrequentie die in het stimulatieblok moeten worden gebruikt, wordt geschat op basis van de EEG-gegevens die zijn verzameld in het pre-stimulatieblok. De EEG-gegevens worden voorbewerkt en geëpoched tov het begin van de saccade. EEG-gegevens van -1000 ms tot 500 ms vanaf het begin van de saccade worden gebruikt om tijdperken te genereren. De bron van de voorbereidende activiteit vóór de saccade wordt geschat met behulp van Constrained Principal Component Analysis (CPCA) (Takane & Hunter, 2001). CPCA genereert een component voor de saccadebereiding. De elektrodeladingen voor de component zullen worden gebruikt als een montage voor tACS-stimulatie. Ook zal de frequentie waarvan de fase de saccadelatentie codeert (zie voor meer details de methoden in Drewes & VanRullen, 2011) worden gebruikt als de stimulatiefrequentie.

Eye-tracking data-analyse: Alle data-analyses worden uitgevoerd op MATLAB 2019b. De eye-tracking-gegevens worden geanalyseerd met behulp van interne scripts. De eye-tracking-gegevens worden ontleed in verschillende soorten tijdperken. Ontbrekende gegevens die overeenkomen met oogknipperingen worden uit de analyse verwijderd. Ook de trials waarin de deelnemer geen fixatie behoudt, worden afgewezen. De bliksnelheid wordt gebruikt om saccades te onderscheiden van fixaties. Vervolgens worden de gegevens van elke proef geanalyseerd om te controleren of de deelnemer de juiste saccade heeft uitgevoerd. Als de deelnemer bijvoorbeeld in een anti-saccade-onderzoek wegzakt van het doelwit, wordt het proces als correct toegewezen; anders wordt het toegewezen als een onjuiste proef. Vervolgens worden voor alle proeven gedragsstatistieken zoals saccade-nauwkeurigheid, latentie, snelheid, amplitude en trajecten geëxtraheerd. Het online effect van stimulatie (Stim - Pre) en het langetermijneffect van stimulatie (Post - Pre) wordt gecontroleerd voor elke gedragsmetriek en elk van de saccadetaken. Om hypothesen te testen, zal variantieanalyse (ANOVA) worden uitgevoerd op de afhankelijke metingen - saccade-latentie, nauwkeurigheid, snelheid, amplitude, enz., met Sham/Stimulatie als de variabele tussen proefpersonen.

Klinische impact:

Deze voorbereidende studies zullen worden uitgevoerd bij gezonde controles om vast te stellen dat we veranderingen in de kracht van een specifieke frequentieband kunnen induceren met neuromodulatie met behulp van het GTEN-systeem. Verder willen we vaststellen dat we in staat zijn om kortetermijnveranderingen in het EEG-signaal na tACS te detecteren en cognitieve processen te veranderen die relevant zijn voor de ervaring van psychiatrische aandoeningen. Het uitvoeren van dit pilotonderzoek zal essentieel zijn bij het vertalen van ons stimulatieprotocol naar de patiëntenpopulatie.