Beyin-Davranış İlişkileri Kurmak için Transkraniyal Manyetik Stimülasyonun Kaynak Sınırlı Bir Ortamda Kullanılması
Summary
Transkraniyal Manyetik Stimülasyon (TMS) ve düşük frekanslı TMS’nin (lfTMS) beyin literatürüne önemli katkılarda bulunduğu gösterilmiştir. Burada, TMS kullanarak kendini aldatmanın kortikal korelasyonlarını araştırmak için kullanılan yöntemleri vurguluyoruz.
Abstract
Nörogörüntüleme tipik olarak kaynak gerektiren bir disiplin olarak algılanır. Bazı durumlarda durum böyle olsa da, sınırlı kaynaklara sahip kurumlar, nörogörüntüleme de dahil olmak üzere nörobilim alanına tarihsel olarak önemli ölçüde katkıda bulunmuştur. Kendini aldatma çalışmasında, aşırı talep ve kendini geliştirme de dahil olmak üzere yeteneklerin beyin korelasyonlarını belirlemek için tek darbeli TMS’yi başarıyla kullandık. Nöro-navigasyon kullanılmasa bile, burada sağlanan yöntemler başarılı sonuçlara yol açmaktadır. Örneğin, kendini aldatıcı yanıttaki azalmaların duygulanımda bir azalmaya yol açtığı keşfedilmiştir. Bu yöntemler güvenilir ve geçerli veriler sağlar ve bu tür yöntemler başka türlü kullanılamayan araştırma fırsatları sağlar. Bu yöntemlerin kullanılmasıyla, sinirbilim alanındaki genel bilgi tabanı genişletilir ve kurumumuzdakiler (Montclair State Üniversitesi, İspanyol Hizmet Veren bir Enstitüdür) gibi öğrencilere araştırma fırsatları sunar.
Introduction
Sınırlı kaynaklara sahip araştırma kurumlarında (genellikle ‘üniversitelere öğretmek’ olarak adlandırılır) beyin-davranış korelasyonunu araştırmak için bir takım zorluklar vardır. Ulusal Bilim Vakfı (NSF) tarafından sağlanan verilere göre, neredeyse tüm akademik araştırmalar Amerika Birleşik Devletleri’ndeki yüksek öğretim kurumlarının küçük bir yüzdesi tarafından tamamlanmaktadır. 4.400’den fazla lise sonrası derece veren kurumu incelerken, en iyi 115 üniversite / enstitü tüm araştırmaların %75’ini gerçekleştirir ve yayınlar1. Amerika Birleşik Devletleri’nde, federal fonların çoğunu alan 131 araştırma 1 (R1: Bir üniversitenin araştırma sıralaması açısından ulaşabileceği en yüksek statü seviyesi) üniversitesi vardır.
Bu en ağır finansman eşitsizliği, birçok ana araştırmacının yanı sıra öğrenciler için araştırma seçeneklerini sınırlar; Örneğin, R1 üniversitelerinin sadece% 1.9’u İspanyol Hizmet Veren enstitülerdir. Ayrıca, R1 olmayan enstitüler araştırma alanı, verilen hibeler ve araştırma için uygun zaman açısından sınırlıdır ve bu okulların genellikle tıp fakültesi bağlantıları yoktur2. Bu engeller göz önüne alındığında, kaynak sınırlı bir ortamda aldatmacada beyin-davranış ilişkilerinin araştırılmasına başarılı bir şekilde izin veren yöntemleri sunuyoruz. Bu yöntemler her enstitü için uygun olmakla birlikte, daha küçük/öğretim yoğun üniversitelerde çalışanların bu yöntemlerden maksimum fayda sağlayacağına inanıyoruz.
Laboratuvarımız öncelikle kendini aldatma ve kendini geliştirmeden sorumlu beyin bölgelerine odaklanmıştır. Altta yatan kortikal bölgeler açısından nedensellik oluşturmak bir dizi teknikle elde edilebilir ve bu veriler korelasyon nörogörüntüleme yöntemlerini ve deneysel hasta çalışmalarını doğrulamaya yardımcı olur 3,4,5.
Nedensel nörogörüntüleme teknikleri ile kendini aldatmayı araştırmak için, özellikle tek nabızlı Transkraniyal Manyetik Stimülasyon (TMS) ve tekrarlayan TMS (rTMS6; Şekil 1). tDCS (transkraniyal Doğrudan Kortikal Stimülasyon) başarıyla kullanılmış olsa da7 ve burada sunulan yöntemleri, prosedürleri ve sonuçları çoğaltmak için modifiye edilebilirken, TMS’nin esnekliği hala kendi kendini aldatmanın nöromodülasyonu için en uygun seçenek haline getirmektedir. En yaygın uygulamasında, araştırmacılar kortikal uyarılabilirliği inhibe eder, heyecanlandırır, bozar veya ölçer (burada ele alınmamıştır, ancak referans8’e bakınız).
Medial Prefrontal Korteks (MPFC), kendini aldatıcı yanıt vermede rol oynuyor gibi görünmektedir9. Kortikal Orta Hat Yapılarının (CMS) genel olarak öz farkındalık açısından rolü göz önüne alındığında10, kendini aldatmanın MPFC aktivitesi ile ilişkili olması şaşırtıcı değildir. Frontal bölgeler açısından nedenselliği belirlemek için, TMS’ye güvenilerek kendini aldatma nöbetleri ölçülürken ‘sanal lezyonlar’ yaratılmıştır11. Kendini aldatmanın ölçülmesi iki ana yöntemle sağlanmıştır: Kendini geliştirme ve aşırı talepetme 6.
MPFC’nin bozulmasının, kendini aldatma 6,8,11,12,13’ün azalmasına yol açtığını bulduk. Dahası, böyle bir azalmanın (yani, kendini aldatmanın azalmasının) bir kişinin etkisindeki azalma ile ilişkili olduğunu keşfettik (yani, olumsuz ruh hali artar ve olumlu ruh hali azalır).
Nöro-navigasyon / bireysel MRG’ler kullanılmadığından (masraf nedeniyle, çoğu laboratuvar bu kaynaklara sahip değildir), TMS hedeflemesinde konumlandırma ve doğruluk konusunda endişeler ortaya çıkabilir. Bunu, zaman zaman bir kontrast hedefin (örneğin, bir E vitamini tableti) kapağa yerleştirildiği ve katılımcı (lar) ın daha sonra yapısal bir MRG11,12’de tarandığı / tarandığı güvene dayalı prosedürler yaparak telafi ettik. Bu yöntemler, burada özetlenen yöntemlerin doğruluğunu doğrulamıştır ve MPFC’nin medial yönünü, Medial Frontal Girus’un (0, ~ 40, ~ 30) üzerinde bulunan BA 10/9 sınırında hedefliyoruz.
Açıkçası, nöro-navigasyon gibi diğer yöntemler kullanılarak daha yüksek mekansal çözünürlük elde edilebilir, ancak bu yöntemler, katılımcı bırakma, katılımcı dışlama, artan deneysel süre uzunluğu, ek eğitim ve tarama, ek masraf ve genellikle katılımcılar için çoklu saha ziyaretlerini içeren dezavantajlar olmadan kullanılmaz. Bu nedenle, burada sunulan yöntemler birçok durumda nöro-navigasyona mükemmel bir alternatif sunmaktadır.
Protocol
Representative Results
Discussion
Burada özetlenen protokol (ve varyasyonları), Montclair State Üniversitesi’nde 50’den fazla çalışmada kullanılmıştır. Tüm kurulum 15.000 ABD Doları’nın (ABD) altında oluşturulabilir. Ayrıca, koordinatlarımızın, referans prosedürleri kullanarak altta yatan beyin yapılarıyla iyi eşleştiğini bulduk.
Bu yöntemin varyasyonları sıklıkla kullanılır. Örneğin, kontrol koşulları farklı beyin bölgelerini uyarmayı, TMS’yi farklı zamanlamalar uygulamayı (yani, TMS’yi…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
LSAMP (Louis Stokes Azınlık Katılımı İttifakı), Wehner ve Crawford Vakfı, Kessler Vakfı’na destekleri için teşekkür edilir.
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).
