Effekter av transkraniell likestrømstimulering på belønningslæring ved subklinisk depresjon.

Utviklingen av ikke-invasive hjernestimuleringsteknikker tilbyr nye tilnærminger for behandling av depresjon. TMS er en godkjent behandling for behandlingsresistent depresjon i Storbritannia og USA. tDCS er for tiden under etterforskning som et potensielt billigere, tryggere og mer tilgjengelig alternativ. En fersk metaanalyse tyder på at det har en moderat antidepressiv effekt (Razza et al., 2020).

En potensiell måte å forbedre den antidepressive effekten av tDCS kan være å kombinere den med en belønningslæringsoppgave. Det er bevis fra studier på gnagere og mennesker på at tDCS forbedrer aktivitetsavhengig synaptisk plastisitet og atferdslæring og retensjon (Fritsch et al., 2010; O'Shea et al., 2017; Reis et al., 2009).

Ved depresjon prioriterer folk behandlingen av negativ informasjon på bekostning av positiv informasjon, og denne negative skjevheten er teoretisert å spille en viktig rolle i opprettholdelsen av depressive symptomer (Kube, Schwarting, Rozenkrantz, Glombiewski, & Rief, 2020). Derfor, ved å la deprimerte deltakere lære av belønning, og øke læringen/retensjonen via tDCS, kan dette potensielt motvirke negativ skjevhet og dermed øke antidepressiva potensialet til tDCS.

I en tidligere proof-of-concept-studie hos unge friske frivillige (uten lavt humør), viste vi at tDCS ble brukt under, men ikke før, en informasjonsbasert læringsoppgave økte belønningslæringsratene. Her vil vi teste for samme effekt hos unge friske frivillige med subklinisk depresjon. Studien vil involvere online screening, en ansikt-til-ansikt screening økt og to tDCS + læringsøkter. Oppgaveutførelse vil bli utstyrt med en beregningsmodell for forsterkning. Analyser vil inkludere både beregningsmessige og ikke-beregningsmessige mål på oppgaveatferd.

Primære hypoteser:

1. Bifrontal sammenlignet med sham tDCS brukt under informasjonsbias læringsoppgaven vil øke læringsraten fra positive resultater.
2. Bifrontal sammenlignet med falske tDCS brukt under oppgaven vil øke prosentandelen av vinn-drevne valg.
3. Effektene av bifrontal tDCS vil være kognitiv tilstandsavhengig, det vil si at de forutsagte effektene vil være spesifikke for stimulering brukt under men ikke før læring.

Sekundær hypotese:

En voksende mengde bevis tyder på at depresjon og angst er preget av en redusert evne til å tilpasse læringsrater til flyktighetene i handling-utfallsbetingelser (Browning, Behrens, Jocham, O'Reilly, & Bishop, 2015; Gagne, Zika, Dayan, & Bishop, 2020; Pulcu & Browning, 2017). Derfor vil vi også undersøke om bifrontal tDCS kan øke deltakernes evne til å tilpasse læringsratene til volatilitetskonteksten. Dette er utforskende, siden det ikke er nåværende bevis på at tDCS kan forbedre denne evnen.

Utvalgsstørrelse: Vårt primære mål er å teste hypotese 1 om at bifrontal sammenlignet med falske tDCS brukt under informasjonsskjevhetslæringsoppgaven vil øke læringsraten fra positive resultater. I vår forrige studie med friske frivillige observerte vi denne effekten, som var mest uttalt i tapsflyktige tilstand (parret t-test kontrasterende bifrontal og sham tDCS i tapsflyktige blokker: t(19) = 2,88, p = .009) , med en effektstørrelse på Cohens d = 0,522. For å oppdage en effekt av denne størrelsen med en styrke på 80 % og et alfanivå på 0,05 krever 31 deltakere. For å ta høyde for en potensiell overestimering av effektstørrelsen vil vi rekruttere 40 deltakere, som bør gi et effektnivå på 0,89 for effektstørrelsen observert i vår forrige studie. For å holde prøvestørrelsene like på tvers av forholdene, vil vi rekruttere ytterligere 40 deltakere for frakoblet tilstand.

Screening: Deltakerne vil bli bedt om å fylle ut et online depresjonsspørreskjema før screening (Beck Depression Inventory - II (BDI)) og et sikkerhetsscreeningsskjema for å identifisere potensielle kontraindikasjoner for tDCS. Deltakere med en BDI-score på ≥10 vil bli invitert til en 1-times screeningøkt. Det strukturerte kliniske intervjuet (SCID) vil bli administrert og forskeren vil intervjue deltakeren om deres spørreskjema for tDCS-sikkerhetsscreening. Hvis det ikke er kontraindikasjoner for tDCS og ingen indikasjoner på nåværende eller historie med bipolar lidelse, vil forskeren planlegge to tDCS-testøkter.

Eksperimentell oppgave: Deltakerne skal utføre Informasjon Bias Learning Task utviklet av (Pulcu & Browning, 2017). Den samme oppgaveprotokollen som i vår forrige studie vil bli brukt (Overman, Sarrazin, Browning, & O'Shea, 2021). Kort fortalt vil deltakerne bli bedt om å trykke på en knapp for å velge mellom to former på hver prøve. Etter at de har valgt, vil ordet "vinn" og "tap" vises på skjermen, hver assosiert med en av de to formene. Gevinstene og tapene er uavhengige av hverandre, det vil si at begge kan også vises med samme form. Hvis den valgte formen er assosiert med en gevinst, fører dette til en økonomisk gevinst på 10 pence; et tap er minus 10 pence. Den kumulative summen vises kontinuerlig nederst i midten av skjermen gjennom hele oppgaven. Deltakerne starter med totalt £1,50. Denne oppgaven er utformet for å vurdere i hvilken grad deltakernes valg er relativt påvirket av vinn kontra tap. Deltakerne vil utføre 6 oppgaveblokker med 80 forsøk. I den første og sjette blokken ("begge flyktige blokker") har gevinster og tap hver 75 % sannsynlighet for å være assosiert med en av formene. Formen gevinstene eller tapene er forbundet med endringer over tid. I den andre til femte oppgaveblokken er ett utfall assosiert med én form i 75 % av forsøkene. Formen gevinstene eller tapene er forbundet med endringer over tid. Det andre utfallet er assosiert med begge former i 50 % av forsøkene. Hver deltaker utfører to "vinner-flyktige" og to "tap-flyktige" blokker i vekslende rekkefølge. Halvparten av deltakerne utfører en "vinn-flyktig" blokk først, og den andre halvparten en "tap-flyktig" blokk først.

Testøkter: Deltakerne vil bli bedt om å fylle ut spørreskjemaer om humør og angst. Ved begynnelsen av den første økten vil Trait-underskalaen til State Trait Anxiety Inventory (STAI) (Spielberger, 1983) fullføres. I begge øktene, før og etter å ha utført oppgaven, vil deltakerne fullføre State-subskalaen til STAI og Positive and Negative Affect Scales (PANAS) (Watson, Clark, & Tellegen, 1988)). Forskeren vil forklare den datastyrte oppgaven, og deltakeren vil få mulighet til å øve på oppgaven. Forskeren vil deretter sette opp tDCS-utstyret med anoden over venstre dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC) og katoden over høyre DLPFC, i F3 og F4 EEG-elektrodeposisjonene. Forskeren vil kort teste tDCS for å sikre at deltakeren er komfortabel med stimuleringen. Deltakeren vil utføre en ("begge volatile") grunnlinjeblokk av oppgaven uten tDCS. I "online"-tilstanden vil tDCS bli brukt under oppgaven - i en varighet på 20 minutter ved 2 mA under andre og tredje oppgaveblokk. Etter at stimuleringen er avsluttet, vil deltakerne utføre de resterende oppgaveblokkene 4 og 5 (for å teste for vedvarende effekter etter tDCS), etterfulgt av en repetisjon av den "begge flyktige" blokken utført ved baseline. I "offline"-tilstanden vil alle prosedyrer være de samme bortsett fra at stimulering vil bli brukt etter grunnlinjeblokken ("begge flyktige") og før de gjenværende blokkene, mens deltakerne sitter i ro.

Statistisk analyse:

For å teste hypotese 1, at bifrontal sammenlignet med falske tDCS brukt i løpet av oppgaven vil øke læringsraten fra gevinstresultater, vil vi kjøre en variansanalyse av gjentatte mål (ANOVA) på læringsratene i "vinner-flyktige" og "tap". -volatile" blokker, inkludert innen-subjekt faktorene tDCS Condition (bifrontal vs. sham), Valence (seier vs. tap utfall), Volatilitet (vinner-flyktige vs. tap-flyktige blokker) og Tid (første vs. andre halvdel av de fire oppgaveblokkene). Baseline læringsrater for seire og tap i den første oppgaveblokken i den første økten vil bli inkludert som kovariater.

Først vil vi teste for en interaksjonseffekt mellom tDCS Condition og Valence. For å teste nøkkelprediksjonen vår, vil vi kjøre a priori planlagte kontraster av ekte vs. sham tDCS på vinnerlæringsrater. Siden i vår forrige studie var den tDCS-induserte økningen i vinnerlæringsrater mest uttalt i taps-flyktige tilstand, vil vi kontrastere real-sham-vinn-læringsraten separat for taps-flyktige og vinner-flyktige forhold.

For å teste hypotese 2 om at bifrontal sammenlignet med sham tDCS vil øke andelen vinn-drevne valg, vil vi kjøre en ANOVA på andelen vinn-drevne valg inkludert faktorene tDCS Condition, Volatility og Time. Vi vil teste for en hovedeffekt av tDCS Condition, samt for en interaksjonseffekt mellom tDCS Condition og Volatilitet. Interaksjonseffekten vil bli fulgt opp av planlagte kontraster av bifrontal versus sham tDCS, separat for vinner-flyktige tilstander og tap-flyktige forhold.

For å sammenligne effekten av online versus offline bifrontal tDCS på vinnerlæringsraten og andelen gevinstdrevne valg (hypotese 3), vil vi kjøre ANOVAer på det kombinerte datasettet (online og offline tilstand), og legge til faktoren "Stimulation Time" (før vs. under oppgaveutførelse). For læringsrater vil vi teste for en hovedeffekt av Stimuleringstid og/eller en interaksjon mellom Stimuleringstid og tDCS Tilstand og/eller Valens. Oppfølging av ANOVA-er vil separere dataene etter stimuleringstid og analysere hvert datasett som beskrevet for hypotese 1 ovenfor, for å teste for en effekt av tDCS på vinnerlæringsrater. Effekten i hver tilstand (enten signifikant eller ikke) vil kvantifiseres og kontrasteres på tvers av de to stimuleringstidsbetingelsene, for å teste hypotesen om at online, men ikke offline tDCS, vil øke gevinstlæringsraten. Samme analysetilnærming vil bli brukt for andelen vinn-drevne valg.

Når det gjelder vår sekundære hypotese om at online bifrontal sammenlignet med sham tDCS kan forbedre deltakernes evne til å tilpasse læringsraten til volatilitetskonteksten, vil vi gjennomføre utforskende analyser, ved å bruke ANOVA for å teste effekten av tDCS på forskjellen i læringsrater for gevinst og tap mellom flyktige og stabile blokker (dvs. avhengige variabler vil være: Vinn delta LR (vinn læringsrate i vinner-flyktige blokker minus vinn læringsrate i taps-flyktige blokker) og Loss delta LR (tap læringsrate i taps flyktige blokker minus tap læringsrate i seire volatile blokker). Vi vil teste for en interaksjon mellom Stimuleringstid og tDCS Condition på seier og tap delta LRs. Dette vil bli fulgt opp av planlagte kontraster innenfor og mellom online og offline tDCS-betingelsene, som beskrevet ovenfor for hypotese 3.