脉冲 tVNS 协议和强化学习

该研究遵循单盲随机交叉设计，只有 1 个受试者内因素（刺激条件，2 个水平：taVNS，假手术），导致每个参与者进行 2 次实验。

先前的研究主要集中于进行强直刺激，在整个任务持续时间内连续应用 30 秒开启 30 秒关闭的刺激方案。 最近，已经开发出提供短 taVNS 突发的协议，以更接近地模拟迷走神经信号。 然而，引发相位信号的最佳参数（例如刺激长度、频率）尚未确定。 为了测试哪种参数组合最成功地引发阶段性反应，研究人员使用一组参数进行了试点数据收集，比较了 taVNS 和假刺激。 作为相位信号传导的代表，研究人员研究了蓝斑（迷走神经的主要目标）介导的瞳孔扩张。 邀请 10 名参与者进行 2 次治疗（taVNS，假手术），在此期间他们接受脉冲刺激，设置如下：刺激持续时间为 1、2 或 3 秒，刺激频率为 20、25 或 30Hz。 该试验的结果是，研究人员发现，大多数试验参与者（10 人中有 7 人）在以 20 Hz 频率刺激 1 秒时，与假手术相比，表现出最强的 taVNS 诱导反应。 因此，这种组合设置将在主要研究期间实施。 使用 tVNS Health - R®（tVNS Health，德国埃尔兰根）进行刺激，使用 SR Research Eyelink 1000Plus® 进行眼动追踪。

对于主要研究，参与者将被邀请参加三个实验课程。 研究人员观察到，瞳孔对刺激的反应存在相当大的个体间差异，之前也曾描述过 taVNS 诱导的大脑反应的类似差异。 这种变异性可能部分与不同的解剖特征有关。 因此，参与者将首先完成眼动追踪课程，以评估他们的瞳孔对短 taVNS 脉冲的反应。 然后，研究人员只邀请对 taVNS 做出反应的参与者参加神经影像学会议，以测试短刺激脉冲原则上是否可以诱导相位信号。 在第一次会议中，获得知情同意。 将测试瞳孔对所选刺激设置（1 秒和 20 赫兹，45 次试验，约 25 分钟）的刺激的反应，比较 taVNS 和假刺激（按照随机顺序，间隔 5 分钟休息两个区块），以确认它们是否引起强烈的瞳孔反应。 将使用右耳甲处的 TAVNS 进行主动 TAVNS 和耳垂处的假刺激。 对于两次神经影像学会议，研究人员计划邀请在第一次会议期间在 taVNS 与假刺激中表现出较大瞳孔扩张的参与者。 研究人员将在一个疗程中施用 taVNS，在另一疗程中施用假手术。 会话顺序将是随机的。 在校准过程中，将调整刺激强度以对应 taVNS 和假手术的轻微刺痛感。 如之前报道的，强度将从 0.1 mA 开始以 0.1 mA 的增量增加，直到参与者报告体验到这种感觉。 为了确保有效的盲法，研究人员将非获胜线索（对于刺激与奖励反馈配对的块）或与不正确刺激相关的动作（在刺激与奖励反馈配对的块中不太可能给予奖励的提示）进行配对。一个动作）和低强度（0.1 mA）刺激。 这是一个额外的控制条件，用于比较实际刺激（高强度）与不应激活迷走神经传入的刺激（低强度）的效果。 参与者将被告知，他们将在所有试验中接受不同强度的刺激，即使刺激并不总是被感知到。

在进入扫描仪之前，参与者将完成仪器学习任务的简短练习，以熟悉任务的结构和程序。 然后，参与者将进入功能磁共振成像扫描仪。 在这里，研究人员将进行刺激强度的校准以及另一个简短的任务练习，以校准任务期间使用的握力装置。 在第二次练习之后，将获取解剖图像，然后进行静息态测量以进行功能连接分析。 测量期间，将播放电影以减少运动并防止参与者入睡（Inscapes）。 为了结束课程，参与者将执行仪器学习任务（在下面的部分中描述），同时进行 taVNS 或假刺激（刺激约 1 小时）。

工具性学习任务 将使用概率学习任务来评估脉冲 taVNS 在工具性学习中的潜力，参与者必须根据特定提示了解哪些行为与更高的奖励概率相关。 参与者将获得成对的抽象刺激，并通过反复试验来了解哪种提示更有可能产生奖励。 对于每对刺激，参与者将被指示通过连续按下握力装置 3 秒来选择一个刺激。 他们将每只手握住一个握力装置，并被指示按下与所选刺激一侧相对应的握力。

为了提供不同的难度级别，“正确”刺激的获胜概率在简单和困难的试验之间会有所不同。 在简单的试验中，正确刺激的获胜概率将为 0.75，这意味着选择相关操作将在 75% 的情况下获得奖励。 在艰苦的试验中，正确刺激的获胜概率会略低，为 0.65。 其他刺激（“不正确”刺激）的获胜概率将计算为 1 减去正确刺激的概率。

该任务将由八个提示对组成，分为四个块。 每个块包含两对，一对难度高，一对难度低。 在两个区块中，无论选择什么行动，只要参与者收到奖励，就会受到高强度的刺激。 在另外两个区块中，只要参与者执行与正确刺激相关的动作（更有可能给予奖励的提示），无论结果如何，都会进行刺激。 作为除假手术之外的附加控制条件，强度将在不足以诱导迷走神经激活（所有参与者之间恒定）的低强度 taVNS 和由个体校准确定的高强度刺激之间变化。 对于每次试验，正确的选择将接受高强度的刺激，而错误的选择将搭配低强度的刺激。