Studerer effekten av hjernestimulering på kognitiv kontroll og assosiert EEG hos mennesker.

Kognitiv kontroll er et sentralt element i menneskelig kognisjon som er svekket ved flere psykiatriske sykdommer. Det er nært assosiert med hjerneregioner som er fremtredende dysregulert i sykdom som den dorsal fremre cingulate cortex (dACC), den dorso-laterale prefrontale cortex (dlPFC), den orbitofrontale cortex (OFC) og amygdala. Å koble kognitiv kontroll til spesifikke nevrale substrater og interaksjoner på kretsnivå er avgjørende for å forstå hvordan kontrollforstyrrelser fører til nevrologiske og psykiatriske sykdommer. Dette er arbeid som gjøres best på mennesker, og derfor vil vi studere kognitiv kontroll ved å bruke intrakranielle lokale feltpotensialregistreringer hos humane epilepsipasienter. Vi vil studere kognitiv kontroll hos pasienter som får implantert elektroder for pre-kirurgisk lokalisering av epileptiske anfall. Disse pasientene har elektroder i mange av hjerneregionene som er involvert i kognitiv kontroll, som er en unik mulighet til å ta opp fra den menneskelige hjernen på nettverksnivå. Deltakerne skal utføre laboratorieoppgaver som måler kognitiv kontroll mens vi registrerer hjernens elektriske aktivitet. Målet med dette forskningsforslaget er å karakterisere og modellere kortikale oscillasjoner som ligger til grunn for konfliktløsningsaspektet ved kognitiv kontroll i sunne og engstelige/deprimerte mentale tilstander for å informere utformingen av nevromodulasjonsintervensjoner for restaurering mot sunne mentale tilstander. Vi vil ta tre komplementære tilnærminger for å nå dette målet. 1) Ved å bruke intrakranielt EEG registrert hos epilepsipasienter som gjennomgår invasiv overvåking for kirurgisk evaluering, vil vi bestemme kortikale nevrale oscillasjoner som ligger til grunn for kognitiv kontroll innenfor rammen av en konfliktoppgave. Vi vil også bruke dette til å skille mellom normale og deprimerte eller engstelige personer. 2) Vi vil bruke en kortikal modell for nevrale populasjoner for å simulere og karakterisere gjennomførbare nevrale mekanismer som ligger til grunn for dlPFC og temporale kortikale oscillasjoner observert under konfliktbehandling. Vi vil bruke en datadrevet tilnærming for å estimere relevante modellparametere. 3) Vi vil bruke modellen kalibrert til individuelle forsøkspersoner for å designe et kortikalt elektrisk stimuleringsparadigme for å modulere de simulerte oscillasjonene mot en ønsket sunn tilstand. Vi vil deretter validere modellen vår ved å teste modellspådommer i 4 menneskelige individer og avgjøre om vi kan lykkes med å endre både nevrale signaler så vel som tilhørende atferd.

Dette er ikke en randomisert kontrollert studie. Alle deltakere vil motta hjerneregistrering, og alle vil motta stimulering når stimuleringsmetoder er satt opp. Randomiseringen vil være innenfor fag: noen blokker av oppgaven vil bli utført under ulike forhold som vektlegger ulike aspekter ved kontrollberegningen. Noen blokker vil ha hjernestimulering, og noen vil ikke.