大脑刺激和视力测试

客观的

一个有影响力的皮层组织模型提出，灵长类动物的视觉系统分为两个功能不同的通路（Ungerleider & Mishkin，1982）。 从枕叶皮层投射到腹侧颞叶皮层的腹侧或什么视觉通路主要用于物体识别和识别。 从枕叶皮层投射到顶叶皮层的背侧或哪里通路主要用于定位物体在视野中​​的位置和行动计划。 在拟议的一系列实验中，我们将研究腹侧和背侧通路中的神经表征如何促进一系列认知任务，包括物体和场景识别、注意力选择和面部处理。 这些实验将主要使用经颅磁刺激 (TMS) 或经颅电刺激 (tES) 结合功能磁共振成像 (fMRI)。

TMS 和 tES 为人类认知功能的研究提供了独特的实验工具，因为它们可用于瞬时和安全地破坏或增强目标皮层区域的神经处理，同时受试者执行依赖于该区域操作的并发行为任务。 此外，TMS 和 tES 可以与神经成像技术（如 fMRI）相结合，以检查分布在皮质中的其他任务相关区域中诱发的神经中断的远程影响。 我们计划使用 TMS 和 tES 来解决有关分布式神经网络在不同类别的对象识别和人脑注意力网络中的功能的悬而未决的问题。

研究人群

我们计划测试 665 名年龄在 18 至 50 岁之间的神经正常受试者。 受试者还将在任何后续 TMS 或 tES 实验之前参加 fMRI 实验，以便定位感兴趣的刺激部位。

设计

拟议的一系列实验的目的是检查 TMS 和 tES 引起的神经中断或增强对行为任务性能的影响，以及用 fMRI 测量的受损性能的神经相关性。 从广义上讲，这些实验可以分为使用在线和离线 TMS 或 tES 的研究。 在在线实验中，TMS 或 tES 将在行为任务期间应用。 在离线实验中，theta burst stimulation (TBS) 或 tES 将在实验任务之前交付，离线实验可以将 TBS 或 tES 与 fMRI 结合使用。

1. TMS 或 tES 目标站点本地化

   在在线和离线研究之前，受试者将参加旨在定位特定皮质感兴趣区域 (ROI) 的 fMRI 实验。 fMRI 实验将要求受试者查看一系列不同的对象类别（例如 面孔、身体、场景）或 fMRI 扫描仪中黑白棋盘的闪烁部分。 这些 fMRI 实验的结果将用于识别皮质区域，然后将这些区域作为 TMS 或 tES 的目标。 我们将使用立体定向 Brainsight 联合注册软件识别 TMS 和 tES 目标站点，并且头皮位置将在每个主题上单独标记。

2. 在线行为 TMS 实验

   在线 TMS 实验旨在解决诱导神经中断对目标 TMS 站点的直接影响。 TMS 在每次试验期间交付，以评估对并发任务性能的影响。 受试者将执行一系列视觉行为任务，同时在线 TMS 在感兴趣的皮质区域或控制站点（例如 顶点）。 重复 TMS 将以 10Hz 的频率传送 500ms。 在一些实验中，我们将在刺激开始后以不同的延迟时间交替提供双脉冲 TMS，以评估目标区域何时可能参与任务执行。

3. 离线 TBS 实验

   离线 thetaburst (TBS) 实验还旨在评估受刺激区域中诱导破坏的影响。 然而，在受试者执行任何行为任务之前，Thetaburst TMS (TBS) 不是在每个实验性试验期间提供 TMS，而是在目标感兴趣区域 (ROI) 上提供长达 60 秒的延迟。 这种诱导性破坏的神经效应随后被证明可以持续长达 30 分钟（Huang 等人，2005 年）。 在离线 TBS 实验中，我们建议在刺激的 ROI 上提供 60 秒的 TBS。 在一些提议的实验中，参与者将在 TBS 刺激前后被放置在 fMRI 扫描仪中。 在两次 fMRI 会议期间，受试者将执行一系列视觉辨别任务，以评估 TBS 中断对其行为和远程皮质区域活动的影响，如 BOLD 激活所测量。

4. 在线和离线 tES 实验

tES 的行为影响可以在同一会话中并使用相同的协议同时在线和离线记录。 在线 tES 检查参与者执行任务时神经刺激的直接影响（Tyler 等人，2018 年）。 与 TMS 不同，在线 tES 是可能的，因为皮下刺激效果很小或未被察觉，没有听觉影响，并且不需要实验者参与。 一旦表面电极就位，参与者就可以自由独立行动。 离线 tES 检查刺激后行为影响的时间进程。 tES 的离线效果在刺激后持续长达 60 分钟（Terney 等人，2008 年；Herpich 等人，2019 年）。 我们可以提供最多 20 分钟的直流电或交流电 tES，强度低于 4mA（Antal 等人，2017 年；Rossi 和 Antal，2020 年）。

结果措施

在线行为 TMS 或 tES 实验中的因变量将是在同时执行的行为任务期间收集的性能准确性、灵敏度 (d) 和反应时间 (RT) 测量值。 离线 fMRI-TBS 或 fMRI-tES 实验中的因变量将是任务性能以及通过目标和远程 ROI 中 BOLD 激活减少来衡量的神经元活动减少。