Effekten av transkraniell magnetisk stimulering på læring med belønning hos friske mennesker

Objektiv

Theta burst transcranial magnetic stimulation (TBS) produserer funksjonelle endringer i menneskelig motorisk cortex. Kontinuerlig hemmende TBS, (cTBS) over den primære motoriske cortex (M1) gir en midlertidig svekkelse av læring hos friske individer som ligner på pasienter med traumatisk hjerneskade (TBI) og Parkinsons sykdom (PD). Læringsdepresjonen ved cTBS kan tjene som en modell for lærings- og hukommelsessvikt i disse lidelsene og gi et middel til å screene behandlinger for effektivitet og utforske deres mekanismer. Vårt umiddelbare mål er å se om manipulering av oppgavens atferdsmessige betingelser, spesielt å legge til belønning, vil overvinne den virtuelle lesjonen produsert av cTBS.

Det første målet med prosjektet er å undersøke hemmende effekter av cTBS på implisitt (seriell reaksjonstid /SRT) og eksplisitt (trial-and-error) motorisk læring av en sekvens av målplasseringer.

Det andre målet med prosjektet er å undersøke effekten av cTBS på ikke-motorisk implisitt og eksplisitt sannsynlighetsklassifiseringslæring ved å bruke værprediksjonsoppgaven (WPT). Vi vil undersøke involvering av M1 og dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC) i implisitt og eksplisitt læring ved å studere deltakere som vil utføre disse oppgavene etter cTBS over: 1) M1, 2) DLPFC og 3) sham TBS.

Vårt tredje mål er å undersøke effekten av å manipulere belønning under implisitt og eksplisitt læring etter hemmende TBS over M1 og DLPFC, da det er mulig at læringsunderskudd forårsaket av TBS kan forbedres ved å øke mengden forsterkning under læring.

Vårt fjerde mål er å undersøke de nevrale nettverkene som ligger til grunn for implisitt og eksplisitt læring med og uten belønning ved å studere deltakere som vil utføre disse oppgavene under funksjonell MR (fMRI). Til slutt vil vi også utføre fMRI under implisitt sekvenslæring og etter cTBS over M1 for å identifisere effektene på de nevrale nettverkene som er involvert i implisitt læring.

Studiepopulasjon

Friske frivillige (n = 272, 18 70 år), uten kontraindikasjon mot TBS eller MR. Dette tallet inkluderer 60 deltakere hver for forsøk 1 og 2, 24 deltakere hver for forsøk 3-5. I tillegg er 35 deltakere inkludert for pilotering av atferds- og bildebehandlingsprosedyrer. For å ta høyde for potensielle frafall og uttak (opptil 20 %), inkluderer det totale opptjeningstaket ytterligere 45 deltakere til 272.

Design

Studien inneholder fem, blandede eller crossover-designeksperimenter med passende kontroller for å eliminere rekkefølgeeffekter.

Utfallsmål

Vi vil undersøke effekten av belønning og TBS og deres interaksjon på læringsmål. Sekundære utfallsmål vil være hvordan TBS og belønning samhandler for å endre mønsteret av BOLD-aktivering på MR og effektene av relevant genetisk variasjon på læringsvariabler og BOLD-aktivering. Vi vil undersøke effekten av genetiske variasjoner i relevante gener på disse utfallene.