Wpływ przezczaszkowej stymulacji prądem stałym na uczenie się nagrody w depresji subklinicznej.

Rozwój nieinwazyjnych technik stymulacji mózgu oferuje nowe podejścia do leczenia depresji. TMS to zatwierdzona metoda leczenia depresji lekoopornej w Wielkiej Brytanii i USA. tDCS jest obecnie badany jako potencjalnie tańsza, bezpieczniejsza i bardziej dostępna alternatywa. Niedawna metaanaliza sugeruje, że ma umiarkowane działanie przeciwdepresyjne (Razza i in., 2020).

Jednym z potencjalnych sposobów poprawy skuteczności przeciwdepresyjnej tDCS może być połączenie go z zadaniem uczenia się nagrody. Istnieją dowody z badań na gryzoniach i ludziach, że tDCS zwiększa zależną od aktywności plastyczność synaptyczną oraz uczenie się i zachowanie zachowania (Fritsch i in., 2010; O'Shea i in., 2017; Reis i in., 2009).

W depresji ludzie traktują priorytetowo przetwarzanie informacji negatywnych kosztem informacji pozytywnych, a teoretyzuje się, że to negatywne nastawienie odgrywa główną rolę w utrzymywaniu się objawów depresyjnych (Kube, Schwarting, Rozenkrantz, Glombiewski i Rief, 2020). Dlatego też, jeśli uczestnicy z depresją uczą się na podstawie nagrody i zwiększają swoją naukę / retencję poprzez tDCS, może to potencjalnie przeciwdziałać negatywnemu nastawieniu, a tym samym zwiększać potencjał przeciwdepresyjny tDCS.

We wcześniejszym badaniu sprawdzającym słuszność koncepcji u młodych zdrowych ochotników (bez niskiego nastroju) wykazaliśmy, że tDCS zastosowano podczas, ale nie wcześniej, zadania uczenia się opartego na informacjach, co zwiększyło wskaźniki uczenia się nagrody. Tutaj przetestujemy ten sam efekt u młodych zdrowych ochotników z subkliniczną depresją. Badanie obejmie badanie przesiewowe online, sesję przesiewową twarzą w twarz i dwie sesje szkoleniowe tDCS +. Wykonanie zadania zostanie dopasowane do obliczeniowego modelu uczenia się przez wzmacnianie. Analizy obejmą zarówno obliczeniowe, jak i nieobliczeniowe miary zachowania zadaniowego.

Podstawowe hipotezy:

1. Dwustronny w porównaniu z pozorowanym tDCS zastosowanym podczas zadania uczenia się z uprzedzeniami informacyjnymi zwiększy wskaźnik uczenia się z pozytywnych wyników.
2. Dwustronny w porównaniu do pozorowanego tDCS zastosowany podczas zadania zwiększy odsetek wyborów nastawionych na wygraną.
3. Efekty dwuczołowego tDCS będą zależne od stanu poznawczego, tj. przewidywane efekty będą specyficzne dla stymulacji stosowanej podczas uczenia się, ale nie przed nim.

Hipoteza drugorzędna:

Coraz więcej dowodów sugeruje, że depresja i lęk charakteryzują się zmniejszoną zdolnością dostosowania tempa uczenia się do zmienności nieprzewidzianych skutków działania (Browning, Behrens, Jocham, O'Reilly i Bishop, 2015; Gagne, Zika, Dayan i & Biskup, 2020; Pulcu i Browning, 2017). Dlatego zbadamy również, czy dwustronny tDCS może zwiększyć zdolność uczestników do dostosowania tempa uczenia się do kontekstu zmienności. Jest to odkrywcze, ponieważ nie ma obecnie dowodów na to, że tDCS może poprawić tę zdolność.

Wielkość próby: Naszym głównym celem jest przetestowanie hipotezy 1, że dwustronny w porównaniu z pozorowanym tDCS zastosowanym podczas zadania uczenia się z uprzedzeniami informacyjnymi zwiększy wskaźnik uczenia się z pozytywnych wyników. W naszym poprzednim badaniu na zdrowych ochotnikach zaobserwowaliśmy ten efekt, który był najbardziej wyraźny w warunkach strat-zmienności (sparowany test t kontrastujący dwuczołowy i pozorowany tDCS w blokach strat lotnych: t(19) = 2,88, p = 0,009) , z wielkością efektu d Cohena = 0,522. Aby wykryć efekt tej wielkości z mocą 80% i poziomem alfa 0,05 wymaga 31 uczestników. Aby uwzględnić potencjalne przeszacowanie wielkości efektu, zrekrutujemy 40 uczestników, co powinno dać poziom mocy 0,89 dla wielkości efektu zaobserwowanej w naszym poprzednim badaniu. Aby zachować równe rozmiary próbek we wszystkich warunkach, zrekrutujemy kolejnych 40 uczestników do warunku offline.

Badanie przesiewowe: Uczestnicy zostaną poproszeni o wypełnienie internetowego kwestionariusza depresji przed badaniem przesiewowym (Inwentarz depresji Becka – II (BDI)) oraz formularza przesiewowego bezpieczeństwa w celu zidentyfikowania potencjalnych przeciwwskazań do tDCS. Uczestnicy z wynikiem BDI ≥10 zostaną zaproszeni na 1-godzinną sesję przesiewową. Przeprowadzony zostanie ustrukturyzowany wywiad kliniczny (SCID), a badacz przeprowadzi z uczestnikiem wywiad na temat kwestionariusza przesiewowego bezpieczeństwa tDCS. Jeśli nie ma przeciwwskazań do tDCS ani wskazań na obecną lub przebytą chorobę afektywną dwubiegunową, badacz zaplanuje dwie sesje testowe tDCS.

Zadanie eksperymentalne: Uczestnicy wykonają zadanie polegające na uczeniu się uprzedzeń informacyjnych opracowane przez (Pulcu i Browning, 2017). Zastosowany zostanie ten sam protokół zadania, co w naszym poprzednim badaniu (Overman, Sarrazin, Browning i O'Shea, 2021). Krótko mówiąc, uczestnicy zostaną poproszeni o naciśnięcie przycisku w celu wybrania jednego z dwóch kształtów w każdej próbie. Po dokonaniu wyboru na ekranie pojawią się słowa „wygrana” i „przegrana”, z których każdy jest powiązany z jednym z dwóch kształtów. Wygrane i przegrane są od siebie niezależne, tzn. obie mogą również pojawić się w tym samym kształcie. Jeśli wybrany kształt jest powiązany z wygraną, prowadzi to do zysku finansowego w wysokości 10 pensów; strata wynosi minus 10 pensów. Skumulowana suma jest wyświetlana w sposób ciągły w dolnej środkowej części ekranu przez cały czas trwania zadania. Uczestnicy startują z łączną kwotą 1,50 GBP. To zadanie ma na celu ocenę, w jakim stopniu wybory uczestników są względnie zależne od wyników wygranych i przegranych. Uczestnicy wykonają 6 bloków zadaniowych po 80 prób. W pierwszym i szóstym bloku („oba niestabilne bloki”) wygrane i przegrane mają 75% prawdopodobieństwo, że zostaną powiązane z jednym z kształtów. Kształt wygranych lub przegranych wiąże się ze zmianami w czasie. W blokach zadań od drugiego do piątego jeden wynik jest powiązany z jednym kształtem w 75% prób. Kształt wygranych lub przegranych wiąże się ze zmianami w czasie. Drugi wynik jest związany z obydwoma kształtami w 50% prób. Każdy uczestnik wykonuje dwa bloki „wygrane-niestabilne” i dwa „przegrane-niestabilne” w naprzemiennej kolejności. Połowa uczestników najpierw wykonuje blok „wygrana-niestabilna”, a druga połowa blok „niestabilna strata”.

Sesje testowe: Uczestnicy zostaną poproszeni o wypełnienie kwestionariuszy dotyczących nastroju i niepokoju. Na początku pierwszej sesji wypełniona zostanie podskala Cecha Inwentarza Stanu Cechy Lęku (STAI) (Spielberger, 1983). W obu sesjach, przed i po wykonaniu zadania, uczestnicy wypełnią podskalę Stanu STAI oraz Skalę Afektu Pozytywnego i Negatywnego (PANAS) (Watson, Clark i Tellegen, 1988)). Badacz wyjaśni skomputeryzowane zadanie, a uczestnik będzie miał możliwość przećwiczenia zadania. Następnie badacz ustawi sprzęt tDCS z anodą nad lewą grzbietowo-boczną korą przedczołową (DLPFC) i katodą nad prawym DLPFC, w pozycjach elektrod EEG F3 i F4. Badacz krótko przetestuje tDCS, aby upewnić się, że uczestnik czuje się komfortowo podczas stymulacji. Uczestnik wykona jeden („oba niestabilne”) podstawowe bloki zadania bez tDCS. W stanie „online” podczas zadania zostanie zastosowany tDCS – przez 20 minut przy 2 mA podczas drugiego i trzeciego bloku zadania. Po zakończeniu stymulacji uczestnicy wykonają pozostałe bloki zadań 4 i 5 (w celu sprawdzenia utrzymywania się jakichkolwiek efektów po tDCS), a następnie powtórzą blok „oba lotne” wykonany na początku. W stanie „offline” wszystkie procedury będą takie same, z wyjątkiem tego, że stymulacja zostanie zastosowana po bloku linii podstawowej („oba niestabilne”) i przed pozostałymi blokami, podczas gdy uczestnicy siedzą w spoczynku.

Analiza statystyczna:

Aby przetestować hipotezę 1, że dwustronny w porównaniu z pozorowanym tDCS zastosowanym podczas zadania zwiększy wskaźnik uczenia się z wyników wygranych, przeprowadzimy analizę wariancji z powtarzanymi pomiarami (ANOVA) współczynników uczenia się w „zwycięstwach-niestabilności” i „stratach „niestabilne” bloki, w tym czynniki wewnątrzobiektowe Warunek tDCS (dwustronny vs. pozorowany), Walencja (wyniki wygranych vs. przegranych), Zmienność (wygrane – niestabilne vs. przegrane – niestabilne bloki) i Czas (pierwsza vs. druga połowa cztery bloki zadań). Podstawowe współczynniki uczenia się dla zwycięstw i porażek w pierwszym bloku zadań pierwszej sesji zostaną uwzględnione jako współzmienne.

Najpierw przetestujemy efekt interakcji między stanem tDCS a wartościowością. Aby przetestować naszą kluczową prognozę, przeprowadzimy zaplanowane z góry kontrasty rzeczywistych i rzeczywistych. sfałszuj tDCS na temat współczynników uczenia się wygranych. Ponieważ w naszym poprzednim badaniu indukowany przez tDCS wzrost wskaźników uczenia się wygranych był najbardziej wyraźny w warunkach niestabilności strat, porównamy współczynnik uczenia się prawdziwych wygranych osobno dla warunków niestabilnych strat i niestabilnych wygranych.

Aby przetestować hipotezę 2, że dwustronny w porównaniu z pozorowanym tDCS zwiększy odsetek wyborów opartych na wygranej, przeprowadzimy ANOVA na odsetku wyborów opartych na wygranej, w tym czynniki Warunek tDCS, Zmienność i Czas. Przetestujemy główny efekt warunku tDCS, a także efekt interakcji między warunkiem tDCS a zmiennością. Efekt interakcji będzie kontynuowany przez zaplanowane kontrasty dwustronnego i pozorowanego tDCS, oddzielnie dla warunków niestabilnych wygranych i niestabilnych warunków przegranych.

Aby porównać wpływ dwustronnego tDCS online i offline na współczynnik uczenia się wygranych i odsetek wyborów opartych na wygranej (hipoteza 3), przeprowadzimy ANOVA na połączonym zbiorze danych (warunki online i offline), dodając czynnik „Czas stymulacji” (przed vs. w trakcie wykonywania zadania). W przypadku szybkości uczenia się przetestujemy główny efekt czasu stymulacji i/lub interakcję między czasem stymulacji a stanem tDCS i/lub wartościowością. Dalsze ANOVA rozdzielą dane według czasu stymulacji i przeanalizują każdy zestaw danych, jak opisano dla Hipotezy 1 powyżej, aby przetestować wpływ tDCS na współczynniki wygranej w nauce. Efekt w każdym warunku (niezależnie od tego, czy jest znaczący, czy nie) zostanie określony ilościowo i skontrastowany w dwóch warunkach czasu stymulacji, aby przetestować hipotezę, że tDCS online, ale nie offline, zwiększy wskaźniki wygranych w nauce. To samo podejście analityczne zostanie zastosowane w odniesieniu do odsetka wyborów opartych na wygranej.

Jeśli chodzi o naszą drugorzędną hipotezę, że dwustronny online w porównaniu z pozorowanym tDCS może poprawić zdolność uczestników do dostosowania tempa uczenia się do kontekstu zmienności, przeprowadzimy analizy eksploracyjne, wykorzystując ANOVA do przetestowania wpływu tDCS na różnicę w współczynnikach uczenia się wygranych i przegranych między niestabilne i stabilne bloki (tj. zmiennymi zależnymi będą: Win delta LR (współczynnik uczenia się wygranych w blokach wygranych-niestabilnych minus współczynnik uczenia się wygranych w blokach przegranych-niestabilnych) i Loss delta LR (współczynnik uczenia się strat w blokach niestabilnych strat minus współczynnik uczenia się strat w blokach wygranych niestabilnych). Przetestujemy interakcję między czasem stymulacji a stanem tDCS na delta LR wygranej i przegranej. Po tym nastąpią planowane kontrasty w ramach Warunków tDCS online i offline oraz między nimi, jak opisano powyżej dla hipotezy 3.