Causale rol van frontostriatale circuits in doelgericht gedrag (NANCY)

Deze studie is een pilot, cross-over studie van vier sessies met transcraniële magnetische stimulatie (TMS), elektro-encefalografie (EEG) en magnetische resonantiebeeldvorming (MRI) om de causale rol van delta-bèta-koppeling in doelgericht gedrag in het dorsolaterale gebied te begrijpen. prefrontale cortex (dlPFC) naar dorsaal striatumcircuit. Deelnemers die verzoeken om deel te nemen aan het experiment, zullen mondelinge, gedocumenteerde toestemming geven om een ​​telefonische screening te ondergaan om te beoordelen of de deelnemer voldoet aan de initiële uitsluitings-/inclusiecriteria. Deelnemers vullen telefonisch een MRI- en TMS-screeningsformulier in om ervoor te zorgen dat ze in aanmerking komen.

De eerste sessie is een EEG-sessie met de op beloning gebaseerde besluitvormingstaak. Aan het begin van de sessie verkrijgen de onderzoekers schriftelijke geïnformeerde toestemming. Vervolgens zullen de onderzoekers, indien van toepassing, een zwangerschapstest afnemen. Deelnemers zullen vijf beoordelingen voltooien: de Snaith Hamilton Pleasure Scale, Behavioral Activation System en Behavioral Inhibition System, Temporal Experience of Pleasure Scale, de State-Trait Anxiety Inventory en Ruminative Responses Scale. Merk op dat de deelnemers uit een handige steekproef komen en dat ze niet gediagnosticeerd hoeven te zijn met een depressieve stoornis. Daarom werden deze beoordelingen geselecteerd omdat ze verschillende persoonlijkheidskenmerken onderzoeken die relevant kunnen zijn voor de uitvoering van de taak.

De schedelafmetingen van elke deelnemer worden berekend en er wordt een EEG-net aangebracht. Vervolgens voltooien de deelnemers een opname met open en gesloten ogen van het EEG in rusttoestand. Vervolgens is de gestroomlijnde versie van de uitgave van inspanning voor beloningstaak (S-EEfRT) voltooid. Deze gegevens dienen als nulmeting van de hersenactiviteit zonder enige vorm van stimulatie. Deze sessie duurt ongeveer 1,5 uur. Na elk blok van de taak zal de moeilijkheidsgraad van de taak toenemen of afnemen op basis van de prestaties. Als de deelnemer aan het einde van de sessie ervoor kiest om de moeilijke taak meer dan 85% van de tijd of minder dan 15% van de tijd uit te voeren, wordt de deelnemer niet uitgenodigd voor de volgende sessie van het experiment. Deelnemers die hun respons niet dynamisch veranderen op basis van de prikkel, zijn niet betrokken bij de relevante cognitieve constructies die in dit onderzoek worden onderzocht.

De tweede sessie vindt plaats in de MRI-faciliteit. In de 24 uur voorafgaand aan deze sessie vullen deelnemers een MRI-screeningsformulier in om ervoor te zorgen dat ze in aanmerking komen op basis van algemene contra-indicaties voor MRI. Tijdens de scan van 60 minuten wordt een structurele MR van 5 minuten verkregen en de resterende tijd wordt gebruikt om zoveel mogelijk blokken van de S-EEfRT te voltooien. Het minimale aantal sessies dat nodig is om de gegevens te gebruiken is 5 blokken, wat ongeveer 25 minuten kost om te verzamelen. Als een deelnemer niet in staat was om het vereiste aantal sessies af te ronden, wordt hij of zij uitgesloten van deelname aan het onderzoek. Functionele MRI-gegevens worden vóór de 3e en 4e sessie geanalyseerd om de gebieden van dorsolaterale prefrontale cortex (dlPFC) en mediale prefrontale cortex (mPFC) te lokaliseren voor stimulatie. In de lokalisatieanalyse wordt een interessegebiedmasker in het hoofd van de linker caudate en in de linker nucleus accumbens getekend en het gebied in dlPFC en mPFC met piekfunctionele connectiviteit in taakgebaseerde functionele connectiviteit met deze regio's. In een proefdataset die door de onderzoekers was verzameld, bleek dat het contrast van paden waarin er een beslissing was om de moeilijke taak uit te voeren versus proeven waarin de gemakkelijke taak was geselecteerd, voldoende was om de anterieure middelste frontale gyrus te lokaliseren. Het contrast van onderzoeken waarin hoge versus lage prikkels werden aangeboden, was voldoende om de mediale prefrontale cortex te lokaliseren. De onderzoekers zullen dus regio's in deze anatomische gebieden kiezen met maximale connectiviteit met hun respectievelijke kern in het striatum.

De volgorde van regio's (dlPFC dan mPFC, of ​​mPFC dan dlPFC) waarop TMS zich richt in de derde en vierde sessie zal willekeurig zijn en tegenwicht bieden. In de derde en vierde sessie vullen de deelnemers een screeningformulier voor TMS-contra-indicaties in. Hetzelfde TMS-screeningsformulier wordt telefonisch en aan het begin van elke TMS-sessie afgenomen. Als er enige onduidelijkheid bestaat over de contra-indicaties voor het TMS-formulier, wordt de medische monitor, een epileptoloog, geraadpleegd en wordt de definitieve goedkeuring verkregen. Deelnemers worden uitgerust met een onopvallend EEG-net. In de derde sessie wordt de motordrempel van elke deelnemer berekend met behulp van single-pulse TMS naar de handknop van de linker primaire motorcortex met real-time monitoring van het door de motor opgewekte potentieel met behulp van elektroden op de eerste dorsale interosseus-spier. Onderzoekers kunnen ook zichtbare spiertrekkingen gebruiken om de motordrempel te berekenen. De motordrempel wordt gedefinieerd als het percentage stimulatoroutput wanneer ongeveer 50% van de tijd een door de motor opgewekt potentieel of zichtbare spiertrekkingen wordt waargenomen. Voor de vierde sessie wordt dezelfde stimulatorintensiteit gebruikt als voor de derde sessie. De structurele MRI en interessegebieden (dlPFC en mPFC) worden geïmporteerd in neuronavigatiesoftware. De deelnemer draagt ​​een driedimensionale stereotactische tracking-hoofdband en hun hoofd wordt geregistreerd op hun structurele MRI met behulp van canonieke coördinaten op de hoofdhuid. Vervolgens wordt de TMS-spoel gericht op mPFC of dlPFC en wordt de positie van de spoel ten opzichte van het hoofd tijdens de sessie vastgelegd. De deelnemer voert de S-EEfRT uit terwijl de patroontreinen van TMS bij elke proef worden afgeleverd. Elk blok van de studie wordt gerandomiseerd om ofwel een delta-bètapatroon te ontvangen (drietallen TMS-pulsen van 20 Hertz elke 3 Hertz), een theta-gammapatroon (drietallen van pulsen van 50 Hertz elke 5 Hertz), of een aritmisch patroon (hetzelfde aantal aantal pulsen en duur met een willekeurig interpulsinterval). Na stimulatie wordt een vragenlijst verstrekt met veelvoorkomende bijwerkingen van TMS. Op basis van de resultaten van de vragenlijst over bijwerkingen van de stimulatie, wordt een gestructureerd interview met bijwerkingen gehouden om meer informatie te verkrijgen over eventuele bijwerkingen die door de deelnemer als "zeer sterk" zijn geselecteerd. De derde en vierde sessie duren elk ongeveer twee uur.