NIMH K23: Modulering av frontoparietal dynamik i ungdomsarbetsminnesbrister

Projektsammanfattning/Abstract Deficits in working memory (WM) utgör en central, transdiagnostisk egenskap hos barndoms- och ungdomspsykopatologi. WM är en av de starkaste prediktorerna för kliniska och funktionella resultat, men det finns fortfarande en brist på tillgängliga behandlingar för WM-underskott. WM konceptualiserades historiskt som enbart lokaliserat till den dorsolaterala prefrontala cortex, medan modern teknologi har etablerat den bredare rollen för den prefrontala cortex (PFC) och bakre parietal cortex (PPC). Det finns bevis som tyder på att PPC tar emot direkt input från PFC, även om andra bevis tyder på att PPC kodar inkommande stimuli och matar vidare till PFC för initiering av kontrollfunktioner. Jag har tidigare funnit att frontoparietal theta/gamma-oscillationer, särskilt theta-gamma-koppling, är en neural mekanism som ligger till grund för WM-processer. Nya tillvägagångssätt för icke-invasiv hjärnstimulering, såsom intermittent theta burst stimulation (iTBS) kan nu modulera denna distinkta oscillerande dynamik och därefter undersöka möjliga orsaks- eller tidssamband. Denna utmärkelse skulle bygga på mina preliminära resultat och förvandla min karriär från en kliniker till en oberoende forskare. Syftet med detta patientorienterade forskningskarriärutvecklingspris (K23) är att ge den nödvändiga utbildningen för mig för att uppnå mitt karriärmål att använda ett multimodalt neurovetenskapligt tillvägagångssätt för att mäta och modulera den neurala dynamiken som ligger bakom neurokognitiva brister i barndoms- och ungdomspsykopatologi. I linje med NIMH-prioriteringar kommer den föreslagna utbildningsplanen att bygga på min kliniska neuropsykologi och kliniska forskningsgrund för att tillhandahålla omfattande utbildning och mentorskap inom två kärnområden: 1) Neuromodulering och 2) Computational Neuroscience. I en 2x2 faktoriell dubbelblind design kommer vi att randomisera ett urval av 40 ungdomar (13-17 år) med WM-underskott till iTBS vid vänster DLPFC eller inferior parietal lobule (IPL). Deltagarna kommer att genomföra en aktiv iTBS-session och en sken-iTBS-session. Det primära resultatet kommer att vara theta-gamma-koppling under WM-krav, mätt via elektroencefalografi under en spatial WM-uppgift omedelbart före och efter iTBS. Mål 1 kommer att undersöka effekten av iTBS till PPC på kodningssteget av WM, medan mål 2 kommer att undersöka effekten av iTBS till PFC på underhållssteget av WM. Mål 3 kommer att använda beräkningsneural modellering för att identifiera de neokortikala kretsar som ligger bakom oscillerande modulering. Min centrala hypotes är att PFC- och PPC-regionerna har kompletterande roller vid exekvering av WM-processer. Vidare kan iTBS modulera theta-gamma-koppling i dessa regioner för att förbättra beteendeprestanda. Vi kommer att etablera ett ramverk för modulering av oscillerande dynamik inom barnpsykiatri och sätta scenen för min första R01 om WM-relaterad frontoparietal oscillatorisk dynamik och optimala behandlingsparametrar för WM-brist hos ungdomar. Detta kommer att ge den grund som krävs för att ägna min karriär åt att mäta och modulera oscillerande abnormiteter inom barnpsykiatrin.