Årsaksmessig rolle for frontostriatal kretsløp i målrettet atferd (NANCY)

Denne studien er en pilot, fire-sesjoner, crossover-studie med transkraniell magnetisk stimulering (TMS), elektroencefalografi (EEG) og magnetisk resonansavbildning (MRI) for å forstå årsaksrollen til delta-beta-kobling i målrettet atferd i dorsolateral prefrontal cortex (dlPFC) til dorsal striatum krets. Deltakere som ber om å være med i eksperimentet vil gi muntlig, dokumentert samtykke til å gjennomgå en telefonscreening for å vurdere at deltakeren oppfyller de innledende eksklusjons-/inkluderingskriteriene. Deltakerne fyller ut et MR- og TMS-screeningsskjema over telefon for å sikre kvalifisering.

Den første økten vil være en EEG-økt med den belønningsbaserte beslutningsoppgaven. Ved starten av sesjonen vil etterforskerne innhente skriftlig informert samtykke. Deretter vil etterforskerne administrere en graviditetstest hvis det er aktuelt. Deltakerne vil fullføre fem vurderinger: Snaith Hamilton Pleasure Scale, Behavioral Activation System og Behavioural Inhibition System, Temporal Experience of Pleasure Scale, State-Trait Anxiety Inventory og Ruminative Responses Scale. Merk at deltakerne er fra en praktisk prøve og ikke er pålagt å bli diagnostisert med alvorlig depressiv lidelse. Dermed ble disse vurderingene valgt ut ettersom de kartlegger ulike personlighetstrekk som kan være relevante for utførelse i oppgaven.

Hodebunnsdimensjonene til hver deltaker beregnes og et EEG-nett påføres. Deretter fullfører deltakerne en opptak av EEG i hviletilstand med øyne åpne og lukkede øyne. Deretter fullføres den strømlinjeformede versjonen av oppgaven Utgifter for innsats for belønning (S-EEfRT). Disse dataene tjener som basislinjemåling av hjerneaktivitet uten noen form for stimulering. Denne økten tar ca. 1,5 time å gjennomføre. Etter hver blokk av oppgaven vil oppgavevanskeligheten øke eller redusere basert på ytelse. På slutten av økten, hvis deltakeren valgte å utføre den vanskelige oppgaven mer enn 85 % av tiden eller mindre enn 15 % av tiden, vil ikke deltakeren bli invitert til neste økt i eksperimentet. Deltakere som ikke dynamisk endrer responsen sin basert på insentivet, er ikke engasjert i de relevante kognitive konstruksjonene som undersøkes i denne studien.

Den andre økten finner sted på MR-anlegget. I løpet av 24 timer før denne økten fyller deltakerne ut et MR-screeningsskjema for å sikre kvalifisering basert på vanlige kontraindikasjoner for MR. I løpet av de 60 minuttene med skanning, innhentes en 5-minutters strukturell MR og den gjenværende tiden brukes til å fullføre så mange blokker av S-EEfRT som mulig. Det minimale antallet økter som kreves for å bruke dataene er 5 blokker, noe som krever omtrent 25 minutter å samle inn. Hvis en deltaker ikke var i stand til å fullføre det nødvendige antallet økter, vil de bli ekskludert fra studien. Funksjonelle MR-data analyseres før 3. og 4. økt for å lokalisere regionene dorsolateral prefrontal cortex (dlPFC) og medial prefrontal cortex (mPFC) for stimulering. I lokaliseringsanalysen tegnes en region av interesse-maske i hodet til venstre caudat og i venstre nucleus accumbens og regionen i dlPFC og mPFC med topp funksjonell tilkobling i oppgavebasert funksjonell tilkobling til disse regionene. I et pilotdatasett samlet inn av etterforskerne, ble det funnet at kontrasten mellom stier der det var en beslutning om å utføre den harde oppgaven versus forsøk der den enkle oppgaven ble valgt var tilstrekkelig til å lokalisere den fremre midtre frontale gyrus. Kontrasten mellom forsøk der høyt versus lavt insentiv ble tilbudt var tilstrekkelig til å lokalisere den mediale prefrontale cortex. Dermed vil etterforskerne velge regioner i disse anatomiske områdene med maksimal tilkobling til deres respektive kjerne i striatum.

Rekkefølgen på regioner (dlPFC så mPFC, eller mPFC så dlPFC) som TMS målretter mot i den tredje og fjerde økten vil bli randomisert og motbalansert. I den tredje og fjerde økten vil deltakerne fylle ut et TMS-kontraindikasjonsskjema. Det samme TMS-screeningskjemaet vil bli administrert over telefon og ved starten av hver TMS-sesjon. Hvis det er noen tvetydighet i kontraindikasjonene for TMS-skjemaet, konsulteres den medisinske monitoren som er epileptolog og endelig godkjenning oppnås. Deltakerne vil bli utstyrt med et EEG-nett med lav profil. I den tredje økten vil den motoriske terskelen til hver deltaker beregnes ved hjelp av enkeltpuls-TMS til håndknappen på venstre primærmotoriske cortex med sanntidsovervåking av det motorisk fremkalte potensialet ved hjelp av elektroder på den første dorsal interosseus-muskelen. Forskere kan også bruke synlige rykninger for å beregne motorterskelen. Motorterskelen er definert som prosentvis stimulatorutgang når et motorfremkalt potensial eller synlig rykning observeres omtrent 50 % av tiden. For den fjerde økten vil den samme stimulatorintensiteten bli brukt som i den tredje økten. Den strukturelle MR-en og regionene av interesse (dlPFC og mPFC) importeres til nevronavigasjonsprogramvare. Deltakeren bærer et tredimensjonalt stereotaksisk sporingshodebånd og hodet registreres til deres strukturelle MR ved hjelp av kanoniske koordinater i hodebunnen. Deretter blir TMS-spolen målrettet mot enten mPFC eller dlPFC, og posisjonen til spolen i forhold til hodet registreres gjennom hele økten. Deltakeren utfører S-EEfRT ettersom de mønstrede togene til TMS leveres på hver prøveversjon. Hver blokk av studien er randomisert til å motta enten delta-beta-mønstret (tripletter av TMS-pulser ved 20 Hertz hver 3. Hertz), theta-gamma-mønstret (tripletter av pulser på 50 Hertz hver 5. Hertz), eller et arytmisk mønster (samme antall av pulser og varighet med et tilfeldig inter-pulsintervall). Etter stimulering leveres et spørreskjema med vanlige bivirkninger av TMS. Basert på resultatene fra spørreskjemaet om stimuleringsbivirkninger, gjennomføres et strukturert bivirkningsintervju for å få mer informasjon om eventuelle bivirkninger som ble valgt til å være "svært høye" av deltakeren. Den tredje og fjerde økten vil hver ta omtrent to timer.