Modulering av kognitiva kontrollsignaler i prefrontal cortex genom rytmisk transkraniell magnetisk stimulering

Neurala svängningar föreslås vara en mekanism för att koordinera informationsbehandling över distribuerade regioner av cortex. Olika nervoscillationer kan motsvara olika underliggande neurala beräkningar. Icke-invasiv hjärnstimulering tillåter försökspersoner att modulera specifika neurala svängningar genom att rikta in sig på särskilda frekvensband. Genom att samla in samtidig elektroencefalografi (EEG) har rytmisk transkraniell magnetisk stimulering (TMS) tidigare visat sig medföra nervoscillationer vid stimuleringsfrekvensen. Dessutom, när frekvensen av medförda neurala svängningar matchas till frekvensen av endogen aktivitet i en kognitiv uppgift, förbättrar hjärnstimuleringen beteendeprestanda. Därför är icke-invasiv hjärnstimulering ett lovande verktyg för att förbättra kognition genom att inducera optimal neural aktivitet via externt applicerade elektromagnetiska fält; t.ex. kognitiva kontrollförbättringar.

Tidigare bevis har implicerat neural aktivitet i alfabandet (8-12 Hz) i informationsundertryckning och aktivitet i thetabandet (4-7 Hz) i informationsprioritering. Kognitiv kontrolluppgiftsparadigm har visat sig framkalla distinkt aktivitet i båda dessa band. I denna uppgift lateraliseras stimuli till höger och vänster synfält under kodning. Efter en kort fördröjning informerar en cue deltagarna om vilka stimuli (höger eller vänster) som kommer att testas. Tidigare bevis fann att alfaaktivitet i parietal cortex genereras kontralateralt till irrelevanta stimuli som stödjer rollen av alfa i informationsundertryckning-medan theta-aktiviteten i frontal cortex ökar med antalet stimuli som ska komma ihåg - vilket stöder thetas roll i informationsprioritering.

För den aktuella studien föreslår utredarna att leverera rytmiska tåg av TMS i antingen alfafrekvens, tetafrekvens eller en arytmisk kontroll för att modulera neural bearbetning under en kognitiv kontrolluppgift. Genom att samla in samtidig EEG med TMS kommer utredarna att kunna mäta de medförda svängningarna från rytmisk TMS. Målet med detta experiment är att förbättra den observerade theta- och alfaaktiviteten som ses med framgångsrik prioritering och undertryckande av information. För att ge orsaksbevis för att parietal cortex genererar alfa-aktivitet och frontal cortex genererar theta-aktivitet, kommer utredarna att applicera rytmisk TMS-stimulering på två hårbottenlägen: den främre mittfrontala gyrusen och inferior intraparietal sulcus. Genom att tillämpa alfafrekvens, thetafrekvens och arytmisk TMS på varje plats kommer utredarna att kunna undersöka orsakssambandet mellan frontala theta-svängningar i informationsprioritering och parietala alfaoscillationer vid informationsundertryckning.