توظيف التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة في بيئة محدودة الموارد لإقامة علاقات بين الدماغ والسلوك
Summary
وقد ثبت أن التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة (TMS) و TMS منخفض التردد (lfTMS) مساهمان رئيسيان في أدبيات الدماغ. هنا نسلط الضوء على طرق التحقيق في الارتباطات القشرية للخداع الذاتي باستخدام TMS.
Abstract
عادة ما ينظر إلى التصوير العصبي على أنه مورد يتطلب الانضباط. في حين أن هذا هو الحال في ظروف معينة ، فإن المؤسسات ذات الموارد المحدودة ساهمت تاريخيا بشكل كبير في مجال علم الأعصاب ، بما في ذلك التصوير العصبي. في دراسة الخداع الذاتي ، نجحنا في استخدام TMS أحادي النبض لتحديد ارتباطات الدماغ بالقدرات بما في ذلك المبالغة في المطالبة وتعزيز الذات. حتى بدون استخدام الملاحة العصبية ، فإن الأساليب المقدمة هنا تؤدي إلى نتائج ناجحة. على سبيل المثال ، تم اكتشاف أن الانخفاض في الاستجابة الخادعة للذات يؤدي إلى انخفاض في التأثير. توفر هذه الأساليب بيانات موثوقة وصالحة ، وتوفر هذه الأساليب فرصا بحثية غير متوفرة بخلاف ذلك. من خلال استخدام هذه الأساليب ، يتم توسيع قاعدة المعرفة الشاملة في مجال علم الأعصاب ، مما يوفر فرصا بحثية للطلاب مثل أولئك الموجودين في مؤسستنا (جامعة ولاية مونتكلير هي معهد يخدم من أصل إسباني) الذين غالبا ما يحرمون من مثل هذه الخبرات البحثية.
Introduction
هناك عدد من التحديات التي تواجه التحقيق في ارتباطات سلوك الدماغ في المؤسسات البحثية ذات الموارد المحدودة (غالبا ما يشار إليها باسم “الجامعات التعليمية”). وفقا للبيانات المقدمة من المؤسسة الوطنية للعلوم (NSF) ، يتم إكمال جميع الأبحاث الأكاديمية تقريبا من قبل نسبة صغيرة من مؤسسات التعليم العالي في الولايات المتحدة. عند فحص أكثر من 4400 مؤسسة تمنح درجة ما بعد الثانوية ، تقوم أفضل 115 جامعة / معهد بإجراء ونشر 75٪ من جميع الأبحاث1. في الولايات المتحدة ، هناك 131 بحثا 1 (R1: أعلى مستوى من المكانة يمكن أن تحققه الجامعة من حيث ترتيب البحوث) الجامعات التي تتلقى الجزء الأكبر من التمويل الفيدرالي.
هذا التفاوت في التمويل الكبير يحد من خيارات البحث للعديد من الباحثين الرئيسيين وكذلك الطلاب. على سبيل المثال ، 1.9٪ فقط من جامعات R1 هي معاهد تخدم من أصل إسباني. علاوة على ذلك ، فإن المعاهد غير R1 محدودة من حيث مساحة البحث والمنح الممنوحة والوقت المتاح للبحث ، وغالبا ما لا يكون لهذه المدارس انتماءات لكليات الطب2. بالنظر إلى هذه العقبات ، فإننا نقدم الأساليب التي سمحت بنجاح بالتحقيق في علاقات سلوك الدماغ في الخداع في بيئة محدودة الموارد. في حين أن هذه الأساليب مناسبة لأي معهد ، فإننا نعتقد أن أولئك الذين يدرسون في جامعات أصغر / كثيفة التدريس سيحصلون على أقصى استفادة من هذه الأساليب.
ركز مختبرنا في المقام الأول على مناطق الدماغ المسؤولة عن إنتاج الخداع الذاتي وتعزيز الذات. يمكن تحقيق السببية من حيث المناطق القشرية الأساسية من خلال عدد من التقنيات ، وتساعد هذه البيانات على تأكيد طرق التصوير العصبي المرتبطة وتجارب المرضى التجريبية3،4،5.
للتحقيق في الخداع الذاتي باستخدام تقنيات التصوير العصبي السببي ، تم استخدام عدد من الطرق المبتكرة ، خاصة مع التحفيز المغناطيسي عبر الجمجمة أحادي النبض (TMS) و TMS المتكرر (rTMS6; الشكل 1). في حين تم استخدام tDCS (التحفيز القشري المباشر عبر الجمجمة) بنجاح7 ويمكن تعديله لتكرار الأساليب والإجراءات والنتائج المعروضة هنا ، فإن مرونة TMS لا تزال تجعلها الخيار الأمثل للتعديل العصبي للخداع الذاتي. في تنفيذه الأكثر شيوعا ، يمنع الباحثون أو يثيرون أو يعطلون أو يقيسون الاستثارة القشرية (غير مغطاة هنا ، ولكن انظر المرجع8).
يبدو أن القشرة الجبهية الإنسية (MPFC) متورطة في الاستجابة الخادعة الذاتية9. بالنظر إلى دور هياكل خط الوسط القشرية (CMS) من حيث الوعي الذاتي بشكل عام10 ، فليس من المستغرب أن يرتبط خداع الذات بنشاط MPFC. لتحديد السببية من حيث المناطق الأمامية ، تم الاعتماد على TMS لإنشاء “آفات افتراضية” أثناء قياس نوبات الخداع الذاتي11. تم تحقيق قياس الخداع الذاتي من خلال طريقتين رئيسيتين: تعزيز الذات والمبالغةفي المطالبة 6.
لقد وجدنا أن تعطيل MPFC يؤدي إلى الحد من الخداع الذاتي6،8،11،12،13. علاوة على ذلك ، اكتشفنا أن مثل هذا الانخفاض (أي خفض خداع الذات) يرتبط بانخفاض في تأثير الشخص (أي زيادة المزاج السلبي وانخفاض المزاج الإيجابي).
نظرا لعدم استخدام الملاحة العصبية / التصوير بالرنين المغناطيسي الفردي (بسبب النفقات ، لا تملك معظم المختبرات هذه الموارد) ، فقد يثار القلق بشأن تحديد المواقع والدقة في استهداف TMS. لقد عوضنا عن ذلك من خلال القيام أحيانا بإجراءات ائتمانية يتم فيها وضع هدف تباين (على سبيل المثال ، قرص فيتامين E) على الغطاء ويتم / يتم فحص المشارك (المشاركين) لاحقا في التصوير بالرنين المغناطيسي الهيكلي11,12. أكدت هذه الطرق دقة الطرق الموضحة هنا ، ونحن نستهدف الجانب الإنسي من MPFC على حدود BA 10/9 التي تقع فوق الجير الجبهي الإنسي (0 ، ~ 40 ، ~ 30).
من الواضح أنه يمكن الحصول على دقة مكانية أعلى باستخدام طرق أخرى مثل الملاحة العصبية ، ومع ذلك ، لا يتم استخدام هذه الأساليب دون عيوب تشمل تسرب المشاركين ، واستبعاد المشاركين ، وزيادة طول المدة التجريبية ، والتدريب الإضافي والفحص ، والنفقات الإضافية ، وغالبا ما تكون زيارات الموقع المتعددة للمشاركين. لذلك ، توفر الطرق المعروضة هنا بديلا ممتازا للملاحة العصبية في العديد من الظروف.
Protocol
Representative Results
Discussion
تم استخدام البروتوكول (والاختلافات) الموضحة هنا في أكثر من 50 دراسة في جامعة ولاية مونتكلير. يمكن إنشاء الإعداد بأكمله بأقل من 15000 دولار (الولايات المتحدة). علاوة على ذلك ، وجدنا أن إحداثياتنا تتطابق بشكل جيد مع هياكل الدماغ الأساسية باستخدام الإجراءات الائتمانية.
غالبا ما تس…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
يتم شكر LSAMP (تحالف لويس ستوكس لمشاركة الأقليات) ، Wehner ، ومؤسسة Crawford ، مؤسسة Kessler على دعمهم.
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 |
References
- Academic Research and Development. Science and Engineering Indicators 2020. National Science Board, National Science Foundation Available from: https://incses.nsf.gov/pubs/nsb20202 (2020)
- . Rutgers School of Graduate Education. Overview of R1 Serving Hispanic Institutions Available from: https://cmsi.gse.rutgers.edu/sites/default/files/HSI_Report_R2_0.pdf (2022)
- Maeda, F., Keenan, J. P., Pascual-Leone, A. Interhemispheric asymmetry of motor cortical excitability in major depression as measured by transcranial magnetic stimulation. The British Journal of Psychiatry. 177 (2), 169-173 (2000).
- Maeda, F., Keenan, J. P., Tormos, J. M., Topka, H., Pascual-Leone, A. Modulation of corticospinal excitability by repetitive transcranial magnetic stimulation. Clinical Neurophysiology. 111 (5), 800-805 (2000).
- Pascual-Leone, A., Bartres-Faz, D., Keenan, J. P. Transcranial magnetic stimulation: studying the brain-behaviour relationship by induction of ‘virtual lesions. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B: Biological Sciences. 354 (1387), 1229-1238 (1999).
- Amati, F., Oh, H., Kwan, V. S., Jordan, K., Keenan, J. P. Overclaiming and the medial prefrontal cortex: A transcranial magnetic stimulation study. Cognitive Neuroscience. 1 (4), 268-276 (2010).
- Tang, H., et al. Stimulating the right temporoparietal junction with tDCS decreases deception in moral hypocrisy and unfairness. Frontiers in Psychology. 8, 2033 (2017).
- Kelly, K. J., et al. The effect of deception on motor cortex excitability. Social Neuroscience. 4 (6), 570-574 (2009).
- Farrow, T. F., Burgess, J., Wilkinson, I. D., Hunter, M. D. Neural correlates of self-deception and impression-management. Neuropsychologia. 67, 159-174 (2015).
- Uddin, L. Q., Iacoboni, M., Lange, C., Keenan, J. P. The self and social cognition: the role of cortical midline structures and mirror neurons. Trends in Cognitive Sciences. 11 (4), 153-157 (2007).
- Luber, B., Lou, H. C., Keenan, J. P., Lisanby, S. H. Self-enhancement processing in the default network: a single-pulse TMS study. Experimental Brain Research. 223 (2), 177-187 (2012).
- Barrios, V., et al. Elucidating the neural correlates of egoistic and moralistic self-enhancement. Consciousness and Cognition. 17 (2), 451-456 (2008).
- Kwan, V. S., et al. Assessing the neural correlates of self-enhancement bias: a transcranial magnetic stimulation study. Experimental Brain Research. 182 (3), 379-385 (2007).
- Taylor-Lillquist, B., et al. Preliminary evidence of the role of medial prefrontal cortex in self-enhancement: a transcranial magnetic stimulation study. Brain Sciences. 10 (8), 535 (2020).
- Bikson, M., et al. Guidelines for TMS/tES clinical services and research through the COVID-19 pandemic. Brain Stimulation. 13 (4), 1124-1149 (2020).
- Lerner, A. J., Wassermann, E. M., Tamir, D. I. Seizures from transcranial magnetic stimulation 2012-2016: Results of a survey of active laboratories and clinics. Clinical Neurophysiology. 130 (8), 1409-1416 (2019).
- Pascual-Leone, A., et al. Safety of rapid-rate transcranial magnetic stimulation in normal volunteers. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology. 89 (2), 120-130 (1993).
- Rossi, S., et al. Safety and recommendations for TMS use in healthy subjects and patient populations, with updates on training, ethical and regulatory issues: Expert Guidelines. Clinical Neurophysiology. 132 (1), 269-306 (2021).
- Wassermann, E. M. Risk and safety of repetitive transcranial magnetic stimulation: report and suggested guidelines from the international workshop on the safety of repetitive transcranial magnetic stimulation. Electroencephalography and Clinical Neurophysiology. 108 (1), 1-16 (1998).
