Studera effekterna av hjärnstimulering på kognitiv kontroll och tillhörande EEG hos människor.

Kognitiv kontroll är en central del av mänsklig kognition som är nedsatt vid flera psykiatriska sjukdomar. Det är nära förknippat med hjärnregioner som är framträdande dysregulerade vid sjukdomar, såsom den dorsal främre cingulate cortex (dACC), den dorso-laterala prefrontala cortex (dlPFC), den orbitofrontala cortex (OFC) och amygdala. Att koppla kognitiv kontroll till specifika neurala substrat och interaktioner på kretsnivå är avgörande för att förstå hur kontrollstörningar leder till neurologiska och psykiatriska sjukdomar. Detta är arbete som görs bäst på människor, och så vi kommer att studera kognitiv kontroll med hjälp av intrakraniell lokal fältpotentialregistrering hos mänskliga epilepsipatienter. Vi kommer att studera kognitiv kontroll hos patienter som får elektroder implanterade för pre-kirurgisk lokalisering av epileptiska anfall. Dessa patienter har elektroder i många av de hjärnregioner som är involverade i kognitiv kontroll, vilket är en unik möjlighet att spela in från den mänskliga hjärnan på nätverksnivå. Deltagarna kommer att utföra laboratorieuppgifter som mäter kognitiv kontroll medan vi registrerar hjärnans elektriska aktivitet. Målet med detta forskningsförslag är att karakterisera och modellera kortikala svängningar som ligger till grund för konfliktlösningsaspekten av kognitiv kontroll i friska och oroliga/deprimerade mentala tillstånd för att informera utformningen av neuromodulationsinterventioner för återställande mot friska mentala tillstånd. Vi kommer att använda tre kompletterande tillvägagångssätt för att uppnå detta mål. 1) Med hjälp av intrakraniellt EEG registrerat hos epilepsipatienter som genomgår invasiv övervakning för kirurgisk utvärdering, kommer vi att fastställa kortikala neurala svängningar som ligger till grund för kognitiv kontroll inom ramen för en konfliktuppgift. Vi kommer också att använda detta för att skilja mellan normala och deprimerade eller oroliga personer. 2) Vi kommer att använda en kortikal modell för neural population för att simulera och karakterisera möjliga neurala mekanismer som ligger till grund för dlPFC och temporala kortikala oscillationer observerade under konfliktbehandling. Vi kommer att använda ett datadrivet tillvägagångssätt för att uppskatta relevanta modellparametrar. 3) Vi kommer att använda modellen kalibrerad för individuella försökspersoner för att designa ett kortikalt elektrisk stimuleringsparadigm för att modulera de simulerade svängningarna mot ett önskat hälsotillstånd. Vi kommer sedan att validera vår modell genom att testa modellförutsägelser i 4 mänskliga försökspersoner och avgöra om vi framgångsrikt kan ändra både neurala signaler och associerat beteende.

Detta är inte en randomiserad kontrollerad studie. Alla deltagare kommer att få hjärninspelning, och alla kommer att få stimulering när stimuleringsmetoderna är inställda. Randomiseringen kommer att ske inom ämne: vissa block av uppgiften kommer att utföras under olika förhållanden som betonar olika aspekter av kontrollberäkningen. Vissa block kommer att ha hjärnstimulering, och andra inte.