Einsatz transkranieller Magnetstimulation in einer ressourcenbegrenzten Umgebung, um Gehirn-Verhaltens-Beziehungen herzustellen
Summary
Transkranielle Magnetstimulation (TMS) und Niederfrequenz-TMS (lfTMS) haben nachweislich einen wichtigen Beitrag zur Gehirnliteratur geleistet. Hier beleuchten wir die Methoden zur Untersuchung der kortikalen Korrelate der Selbsttäuschung mittels TMS.
Abstract
Neuroimaging wird typischerweise als ressourcenintensive Disziplin wahrgenommen. Während dies unter bestimmten Umständen der Fall ist, haben Institutionen mit begrenzten Ressourcen in der Vergangenheit einen wesentlichen Beitrag zum Bereich der Neurowissenschaften, einschließlich der Neurobildgebung, geleistet. In der Studie zur Selbsttäuschung haben wir erfolgreich Einzelpuls-TMS eingesetzt, um die Gehirnkorrelate von Fähigkeiten einschließlich Überforderung und Selbstverbesserung zu bestimmen. Auch ohne den Einsatz von Neuro-Navigation führen die hier zur Verfügung gestellten Methoden zu erfolgreichen Ergebnissen. Zum Beispiel wurde entdeckt, dass eine Abnahme der selbsttäuschenden Reaktion zu einer Abnahme des Affekts führt. Diese Methoden liefern Daten, die zuverlässig und gültig sind, und solche Methoden bieten Forschungsmöglichkeiten, die sonst nicht verfügbar wären. Durch den Einsatz dieser Methoden wird die gesamte Wissensbasis auf dem Gebiet der Neurowissenschaften erweitert und bietet Studenten wie denen an unserer Institution (Montclair State University ist ein Hispanic-Serving Institute), denen solche Forschungserfahrungen oft verweigert werden, Forschungsmöglichkeiten.
Introduction
Es gibt eine Reihe von Herausforderungen bei der Untersuchung von Gehirn-Verhaltens-Korrelaten an Forschungseinrichtungen mit begrenzten Ressourcen (oft als “Lehruniversitäten” bezeichnet). Nach Angaben der National Science Foundation (NSF) wird fast die gesamte akademische Forschung von einem kleinen Prozentsatz der Hochschuleinrichtungen in den Vereinigten Staaten abgeschlossen. Bei der Untersuchung von über 4.400 postsekundären Hochschulen, die einen Abschluss gewähren, führen die 115 führenden Universitäten / Institute 75% aller Forschungsergebnissedurch und veröffentlichen sie 1. In den Vereinigten Staaten gibt es 131 Forschungsuniversitäten 1 (R1: Die höchste Statusstufe, die eine Universität in Bezug auf das Forschungsranking erreichen kann), die den Großteil der Bundesmittel erhalten.
Diese kopflastige Finanzierungsdisparität schränkt die Forschungsmöglichkeiten für viele Hauptforscher und Studenten ein; Zum Beispiel sind nur 1,9% der R1-Universitäten Hispanic-Serving-Institute. Darüber hinaus sind Nicht-R1-Institute in Bezug auf Forschungsraum, gewährte Zuschüsse und Zeit, die für die Forschung zur Verfügung gestellt werden, begrenzt, und diese Schulen haben oft keine Zugehörigkeit zu medizinischenFakultäten 2. Angesichts dieser Hindernisse stellen wir die Methoden zur Verfügung, die die Untersuchung von Gehirn-Verhaltens-Beziehungen in Täuschung in einer ressourcenbegrenzten Umgebung erfolgreich ermöglicht haben. Während diese Methoden für jedes Institut geeignet sind, glauben wir, dass diejenigen an kleineren/lehrintensiven Universitäten den maximalen Nutzen aus diesen Methoden ziehen werden.
Unser Labor hat sich in erster Linie auf die Gehirnregionen konzentriert, die für die Produktion von Selbsttäuschung und Selbstverbesserung verantwortlich sind. Die Feststellung der Kausalität in Bezug auf die zugrunde liegenden kortikalen Regionen ist durch eine Reihe von Techniken erreichbar, und diese Daten helfen, korrelative Neuroimaging-Methoden und experimentelle Patientenstudien zu bestätigen 3,4,5.
Zur Untersuchung der Selbsttäuschung mit kausalen Neuroimaging-Verfahren wurde eine Reihe innovativer Methoden eingesetzt, hauptsächlich mit Einzelpuls-Transkranieller Magnetstimulation (TMS) und repetitiver TMS (rTMS6; Abbildung 1). Während tDCS (transkranielle direkte kortikale Stimulation) erfolgreich eingesetzt wurde 7 und modifiziert werden kann, um die hier vorgestellten Methoden, Verfahren und Ergebnisse zu replizieren, macht die Flexibilität von TMS es immer noch zur optimalen Wahl für die Neuromodulation der Selbsttäuschung. Bei der gebräuchlichsten Implementierung hemmen, erregen, stören oder messen Forscher die kortikale Erregbarkeit (hier nicht behandelt, aber siehe Referenz8).
Der mediale präfrontale Kortex (MPFC) scheint an einer selbsttäuschenden Reaktion beteiligt zu sein9. Angesichts der Rolle der Cortical Midline Structures (CMS) in Bezug auf die Selbstwahrnehmung im Allgemeinen10 ist es nicht verwunderlich, dass Selbsttäuschung mit MPFC-Aktivität korreliert. Um die Kausalität in Bezug auf Frontalregionen zu bestimmen, wurde TMS verwendet, um “virtuelle Läsionen” zu erzeugen, während Anfälle von Selbsttäuschung gemessen wurden11. Die Messung der Selbsttäuschung wurde mit zwei Hauptmethoden erreicht: Selbstverbesserung und Überforderung6.
Wir haben festgestellt, dass eine Störung der MPFC zur Verringerung der Selbsttäuschungführt 6,8,11,12,13. Darüber hinaus haben wir entdeckt, dass eine solche Reduktion (d.h. die Verringerung der Selbsttäuschung) mit einer Abnahme des Affekts einer Person zusammenhängt (d.h. negative Stimmungszunahmen und positive Stimmungsabnahmen).
Da Neuronavigation / individuelle MRTs nicht eingesetzt werden (aus Kostengründen verfügen die meisten Labors nicht über diese Ressourcen), können Bedenken hinsichtlich der Positionierung und Genauigkeit beim TMS-Targeting geäußert werden. Wir haben dies kompensiert, indem wir gelegentlich treuhänderische Verfahren durchgeführt haben, bei denen ein Kontrastziel (z. B. eine Vitamin-E-Tablette) auf die Kappe gelegt wird und die Teilnehmer anschließend in einer strukturellen MRT11,12 gescannt werden. Diese Methoden haben die Genauigkeit der hier beschriebenen Methoden bestätigt, und wir zielen auf den medialen Aspekt des MPFC an der Grenze von BA 10/9 ab, die über dem medialen Frontal-Gyrus (0, ~40, ~30) liegt.
Es ist klar, dass eine höhere räumliche Auflösung mit anderen Methoden wie der Neuronavigation erreicht werden kann, jedoch werden diese Methoden nicht ohne Nachteile eingesetzt, zu denen der Abbruch der Teilnehmer, der Ausschluss von Teilnehmern, die längere Versuchsdauer, zusätzliche Schulungen und Screenings, zusätzliche Kosten und oft mehrere Besuche vor Ort für die Teilnehmer gehören. Daher bieten die hier vorgestellten Methoden unter vielen Umständen eine hervorragende Alternative zur Neuro-Navigation.
Protocol
Representative Results
Discussion
Das hier beschriebene Protokoll (und Variationen von) wurde in über 50 Studien an der Montclair State University verwendet. Das gesamte Setup kann für unter 15.000 US-Dollar erstellt werden. Darüber hinaus haben wir festgestellt, dass unsere Koordinaten gut mit den zugrunde liegenden Gehirnstrukturen übereinstimmen, die treuhänderische Verfahren verwenden.
Variationen dieser Methode werden häufig verwendet. Zum Beispiel können Kontrollbedingungen die Stimulation verschiedener Gehirnbere…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
LSAMP (Louis Stokes Alliance for Minority Participation), Wehner und The Crawford Foundation, die Kessler Foundation, werden für ihre Unterstützung gedankt.
Materials
| Android Samsung Tablet (for MEPs) | Samsung | SM-T500NZSAXAR | |
| Cloth Measuring Tape | GDMINLO | B08TWNCDNS(AMZ) | |
| Figure of 8 Copper TMS Coil | Magstim | 4150-00 | This is the current model |
| Lenovo T490 Laptop | Lenovo | 20RY0002US | |
| Magstim 200 Single Pulse | MagStim | Magstim200/2 | This is the current model |
| Magstim Standard Coil Holder | MagStim | AFC/SS | This is the current model |
| Speedo Swim Caps | Speedo | 751104-100 | |
| Testable.Org Account and Software | Testable | NA | |
| Trigno 2 Lead Sensor (for MEPs) | DelSys | SP-W06-018B | |
| Trigno Base and Plot Software (for MEPs) | DelSys | DS-203-D00 |
Referenzen
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