Влияние транскраниальной стимуляции постоянным током на вознаграждение за обучение при субклинической депрессии.

Развитие методов неинвазивной стимуляции мозга предлагает новые подходы к лечению депрессии. ТМС одобрен для лечения резистентной депрессии в Великобритании и США. tDCS в настоящее время изучается как потенциально более дешевая, безопасная и доступная альтернатива. Недавний метаанализ показывает, что он обладает умеренным антидепрессивным эффектом (Razza et al., 2020).

Одним из возможных способов повышения антидепрессивной эффективности tDCS может быть сочетание ее с заданием по обучению с вознаграждением. Исследования на грызунах и людях свидетельствуют о том, что tDCS усиливает зависящую от активности синаптическую пластичность, а также поведенческое обучение и сохранение (Fritsch et al., 2010; O'Shea et al., 2017; Reis et al., 2009).

При депрессии люди отдают приоритет обработке негативной информации в ущерб позитивной, и предполагается, что этот негативный уклон играет важную роль в поддержании депрессивных симптомов (Kube, Schwarting, Rozenkrantz, Glombiewski, & Rief, 2020). Следовательно, если участники с депрессией учатся на вознаграждении и увеличивают свое обучение / запоминание с помощью tDCS, это потенциально может противодействовать негативному предубеждению и, таким образом, увеличивать антидепрессивный потенциал tDCS.

В более раннем исследовании для проверки концепции с участием молодых здоровых добровольцев (без плохого настроения) мы показали, что tDCS, применяемая во время, но не до, задачи обучения с предвзятостью информации увеличивает скорость обучения с вознаграждением. Здесь мы проверим тот же эффект на молодых здоровых добровольцах с субклинической депрессией. Исследование будет включать в себя онлайн-скрининг, очный сеанс скрининга и два учебных занятия tDCS +. Выполнение задачи будет сопровождаться вычислительной моделью обучения с подкреплением. Анализ будет включать как вычислительные, так и не вычислительные измерения поведения задачи.

Основные гипотезы:

1. Бифронтальная по сравнению с фиктивной tDCS, применяемая во время задачи обучения с предвзятостью информации, повысит скорость обучения за счет положительных результатов.
2. Бифронтальная по сравнению с фиктивной tDCS, примененная во время задания, увеличит процент выигрышных решений.
3. Эффекты бифронтальной tDCS будут зависеть от когнитивного состояния, то есть прогнозируемые эффекты будут специфичны для стимуляции, применяемой во время, но не до обучения.

Вторичная гипотеза:

Растущее количество данных свидетельствует о том, что депрессия и тревога характеризуются сниженной способностью приспосабливать скорость обучения к изменчивости непредвиденных обстоятельств действия-результата (Браунинг, Беренс, Джохэм, О'Рейли и Бишоп, 2015; Ганье, Зика, Даян и др.). Bishop, 2020; Pulcu & Browning, 2017). Поэтому мы также будем исследовать, может ли бифронтальная tDCS увеличить способность участников регулировать скорость обучения в контексте волатильности. Это исследование, поскольку в настоящее время нет доказательств того, что tDCS может улучшить эту способность.

Размер выборки: наша основная цель - проверить гипотезу 1 о том, что бифронтальная по сравнению с фиктивной tDCS, применяемая во время задачи обучения с предвзятостью информации, увеличит скорость обучения за счет положительных результатов. В нашем предыдущем исследовании у здоровых добровольцев мы наблюдали этот эффект, который был наиболее выражен в состоянии потери летучих веществ (парный t-тест, противопоставляющий бифронтальную и фиктивную tDCS в блоках потерь летучих: t(19) = 2,88, p = 0,009). , с размером эффекта Коэна d = 0,522. Чтобы обнаружить эффект такого размера с мощностью 80% и уровнем альфа 0,05 требуется 31 участник. Чтобы учесть потенциальную переоценку размера эффекта, мы наберем 40 участников, что должно дать уровень мощности 0,89. для размера эффекта, наблюдаемого в нашем предыдущем исследовании. Чтобы размеры выборки оставались одинаковыми для всех условий, мы наберем еще 40 участников для офлайн-условия.

Скрининг: участников попросят заполнить онлайн-опросник по депрессии перед скринингом (Beck Depression Inventory - II (BDI)) и форму скрининга безопасности для выявления потенциальных противопоказаний к tDCS. Участники с оценкой BDI ≥10 будут приглашены на 1-часовой сеанс скрининга. Будет проведено структурированное клиническое интервью (SCID), и исследователь возьмет интервью у участника об их анкете скрининга безопасности tDCS. Если нет противопоказаний к tDCS и нет признаков биполярного расстройства в настоящее время или в анамнезе, исследователь назначит два сеанса тестирования tDCS.

Экспериментальное задание: участники выполнят задание по изучению предвзятости информации, разработанное (Pulcu & Browning, 2017). Будет использоваться тот же протокол задания, что и в нашем предыдущем исследовании (Overman, Sarrazin, Browning, & O'Shea, 2021). Короче говоря, участников попросят нажать кнопку, чтобы выбрать одну из двух форм в каждом испытании. После того, как они сделают выбор, на экране появятся слова «выигрыш» и «проигрыш», каждое из которых связано с одной из двух фигур. Выигрыши и проигрыши не зависят друг от друга, т. е. оба могут появиться с одной и той же формой. Если выбранная форма связана с выигрышем, это приводит к финансовой выгоде в 10 пенсов; убыток минус 10 пенсов. Совокупный итог постоянно отображается внизу по центру экрана на протяжении всего задания. Участники начинают с общей суммой 1,50 фунта стерлингов. Эта задача предназначена для оценки степени, в которой выбор участников относительно зависит от результатов выигрыша или проигрыша. Участники выполнят 6 блоков заданий по 80 испытаний. В первом и шестом блоке («оба изменчивых блока») каждый выигрыш и проигрыш с вероятностью 75% связаны с одной из фигур. Форма выигрышей или проигрышей связана с изменениями с течением времени. В блоках задач со второго по пятый один результат связан с одной формой в 75% испытаний. Форма выигрышей или проигрышей связана с изменениями с течением времени. Другой результат связан с обеими формами в 50% испытаний. Каждый участник выполняет два блока «выигрыш-изменчивость» и два «проигрыш-изменчивость» в чередующемся порядке. Половина участников сначала выполняет блок «волотильный выигрыш», а другая половина - блок «волатильный проигрыш».

Сеансы тестирования: участников попросят заполнить анкеты о настроении и тревоге. В начале первого сеанса заполняется подшкала Черты Опросника тревожности состояний (STAI) (Spielberger, 1983). На обоих занятиях до и после выполнения задания участники заполнят подшкалу состояния STAI и шкалу положительных и отрицательных эмоций (PANAS) (Watson, Clark, & Tellegen, 1988). Исследователь объяснит компьютеризированную задачу, а участник получит возможность попрактиковаться в выполнении задачи. Затем исследователь установит оборудование tDCS с анодом над левой дорсолатеральной префронтальной корой (DLPFC) и катодом над правой DLPFC в положениях электродов F3 и F4 ЭЭГ. Исследователь кратко протестирует tDCS, чтобы убедиться, что участник чувствует себя комфортно при стимуляции. Участник будет выполнять один («оба изменчивых») базовый блок задачи без tDCS. В состоянии «онлайн» tDCS будет применяться во время выполнения задачи — в течение 20 минут при 2 мА во время второго и третьего блоков задачи. После окончания стимуляции участники выполнят оставшиеся блоки задач 4 и 5 (чтобы проверить устойчивость каких-либо эффектов после tDCS), после чего следует повторение блока «оба летучих», выполняемого на исходном уровне. В автономном режиме все процедуры будут такими же, за исключением того, что стимуляция будет применяться после базового («оба изменчивого») блока и перед остальными блоками, пока участники сидят в состоянии покоя.

Статистический анализ:

Чтобы проверить гипотезу 1 о том, что бифронтальная по сравнению с фиктивной tDCS, применяемая во время задачи, повысит скорость обучения на основе результатов выигрыша, мы проведем дисперсионный анализ повторных измерений (ANOVA) для скоростей обучения в «победах-изменчивости» и «проигрышах». «изменчивые» блоки, включая внутрисубъектные факторы: состояние tDCS (бифронтальный или ложный), валентность (результаты выигрыша или проигрыша), изменчивость (волатильные выигрыши или блоки проигрыша) и время (первая и вторая половина блока). четыре блока задач). Базовые показатели обучения для побед и поражений в первом блоке задач первого сеанса будут включены как ковариаты.

Во-первых, мы проверим эффект взаимодействия между состоянием tDCS и валентностью. Чтобы проверить наш ключевой прогноз, мы проведем априорно запланированные контрасты реального и реального. имитация tDCS по скорости обучения побед. Поскольку в нашем предыдущем исследовании увеличение скорости обучения выигрышей, вызванное tDCS, было наиболее выраженным в условиях нестабильности потерь, мы сравним скорость обучения реальных фиктивных побед отдельно для условий нестабильности потерь и нестабильности выигрышей.

Чтобы проверить гипотезу 2 о том, что бифронтальная tDCS по сравнению с фиктивной tDCS увеличит долю выигрышных решений, мы проведем дисперсионный анализ доли выигрышных выборов, включая факторы tDCS Condition, Volatility и Time. Мы проверим основной эффект состояния tDCS, а также эффект взаимодействия между условием tDCS и волатильностью. Эффект взаимодействия будет сопровождаться запланированными контрастами бифронтальной и фиктивной tDCS, отдельно для условий нестабильности выигрышей и условий нестабильности потерь.

Чтобы сравнить влияние онлайн- и оффлайн-бифронтальной tDCS на скорость обучения побед и долю выбора, основанного на победе (гипотеза 3), мы проведем дисперсионный анализ на комбинированном наборе данных (онлайн- и офлайн-условия), добавив фактор «Время стимуляции». (до и во время выполнения задания). Что касается скорости обучения, мы проверим основной эффект времени стимуляции и / или взаимодействие между временем стимуляции и состоянием tDCS и / или валентностью. Последующие ANOVA будут разделять данные по времени стимуляции и анализировать каждый набор данных, как описано для гипотезы 1 выше, чтобы проверить влияние tDCS на скорость обучения. Эффект в каждом условии (независимо от того, значительный он или нет) будет количественно оценен и сопоставлен для двух условий времени стимуляции, чтобы проверить гипотезу о том, что tDCS в режиме онлайн, а не в автономном режиме повысит скорость обучения. Тот же подход к анализу будет использоваться для определения доли выигрышных решений.

Что касается нашей вторичной гипотезы о том, что бифронтальная онлайн-система по сравнению с симуляцией tDCS может улучшить способность участников приспосабливать свою скорость обучения к контексту волатильности, мы проведем исследовательский анализ, используя ANOVA, чтобы проверить влияние tDCS на разницу в скорости обучения выигрышей и проигрышей между энергозависимые и стабильные блоки (т.е. зависимыми переменными будут: Win delta LR (скорость обучения выигрышей в энергозависимых блоках выигрышей минус скорость обучения выигрышей в энергозависимых блоках потерь) и дельта LR проигрыша (скорость обучения потерь в энергозависимых блоках потерь минус скорость обучения потерь в энергозависимых блоках выигрышей). Мы проверим взаимодействие между временем стимуляции и состоянием tDCS на дельта-LR выигрыша и проигрыша. За этим последуют запланированные контрасты внутри и между онлайн- и оффлайн-условиями tDCS, как описано выше для гипотезы 3.