Использование транскраниальной магнитной стимуляции в среде с ограниченными ресурсами для установления отношений между мозгом и поведением

Summary

Было продемонстрировано, что транскраниальная магнитная стимуляция (ТМС) и низкочастотная ТМС (lfTMS) вносят основной вклад в литературу по мозгу. Здесь мы выделим методы исследования корковых коррелятов самообмана с помощью ТМС.

Abstract

Нейровизуализация обычно воспринимается как дисциплина, требующая ресурсов. Хотя это имеет место в определенных обстоятельствах, учреждения с ограниченными ресурсами исторически внесли значительный вклад в область нейробиологии, включая нейровизуализацию. При изучении самообмана мы успешно использовали одноимпульсную ТМС для определения коррелятов способностей мозга, включая преувеличение и самосовершенствование. Даже без использования нейронавигации методы, представленные здесь, приводят к успешным результатам. Например, было обнаружено, что снижение самообманчивой реакции приводит к снижению аффекта. Эти методы предоставляют данные, которые являются надежными и достоверными, и такие методы предоставляют возможности для исследования, которые в противном случае были бы недоступны. Благодаря использованию этих методов расширяется общая база знаний в области неврологии, предоставляя исследовательские возможности студентам, таким как в нашем учреждении (Государственный университет Монклера является испаноязычным институтом), которым часто отказывают в таком исследовательском опыте.

Introduction

Существует ряд проблем с исследованием коррелятов мозга и поведения в научно-исследовательских учреждениях с ограниченными ресурсами (часто называемых «учебными университетами»). Согласно данным, предоставленным Национальным научным фондом (NSF), почти все академические исследования завершается небольшим процентом высших учебных заведений США. При изучении более 4 400 учреждений, предоставляющих высшие учебные заведения, 115 ведущих университетов / институтов выполняют и публикуют 75% всех исследований¹. В Соединенных Штатах существует 131 исследовательский 1 (R1: самый высокий статус, которого университет может достичь с точки зрения исследовательского рейтинга) университетов, которые получают основную часть федерального финансирования.

Это большое неравенство в финансировании ограничивает возможности исследований для многих главных исследователей, а также студентов; например, только 1,9% университетов R1 являются испаноязычными институтами. Кроме того, институты, не относящиеся к R1, ограничены с точки зрения исследовательского пространства, предоставленных грантов и времени, выделенного для исследований, и эти школы часто не имеют членства в медицинских школах². Учитывая эти препятствия, мы предоставляем методы, которые успешно позволили исследовать отношения мозг-поведение в обмане в среде с ограниченными ресурсами. Хотя эти методы подходят для любого института, мы считаем, что те, кто работает в небольших / интенсивных учебных университетах, получат максимальную выгоду от этих методов.

Наша лаборатория сосредоточилась в первую очередь на областях мозга, ответственных за самообман и самосовершенствование. Установление причинно-следственной связи с точки зрения основных областей коры достижимо с помощью ряда методов, и эти данные помогают подтвердить коррелятивные методы нейровизуализации и экспериментальные испытания пациентов ^3,4,5.

Для исследования самообмана с помощью методов причинно-следственной нейровизуализации был использован ряд инновационных методов, главным образом с одноимпульсной транскраниальной магнитной стимуляцией (ТМС) и повторяющейся ТМС (rTMS⁶; Рисунок 1). В то время как tDCS (транскраниальная прямая кортикальная стимуляция) была успешно использована⁷ и может быть модифицирована для воспроизведения методов, процедур и результатов, представленных здесь, гибкость TMS по-прежнему делает ее оптимальным выбором для нейромодуляции самообмана. При его наиболее распространенной реализации исследователи ингибируют, возбуждают, нарушают или измеряют возбудимость коры (здесь не рассматривается, но см. ссылку⁸).

Медиальная префронтальная кора (MPFC), по-видимому, участвует в самообманчивающей реакции⁹. Учитывая роль кортикальных структур средней линии (CMS) с точки зрения самосознания в целом¹⁰, неудивительно, что самообман коррелирует с активностью MPFC. Чтобы определить причинно-следственную связь с точки зрения лобных областей, ТМС полагались на создание «виртуальных поражений» при измерении приступов самообмана¹¹. Измерение самообмана было достигнуто с помощью двух основных методов: самосовершенствования и завышения⁶.

Мы обнаружили, что нарушение MPFC приводит к сокращению самообмана 6,8,11,12,13. Кроме того, мы обнаружили, что такое снижение (т.е. снижение самообмана) связано с уменьшением аффекта человека (т.е. отрицательное настроение увеличивается, а позитивное настроение уменьшается).

Поскольку нейронавигационные / индивидуальные МРТ не используются (из-за расходов большинство лабораторий не имеют этих ресурсов), может возникнуть обеспокоенность по поводу позиционирования и точности таргетинга ТМС. Мы компенсировали это, время от времени выполняя фидуциальные процедуры, в которых контрастная мишень (например, таблетка витамина Е) помещается на колпачок, а участник (участники) впоследствии сканируется в структурной МРТ^11,12. Эти методы подтвердили точность методов, описанных здесь, и мы нацеливаемся на медиальный аспект MPFC на границе BA 10/9, которая лежит над медиальной лобной извилиной (0, ~ 40, ~ 30).

Очевидно, что более высокое пространственное разрешение может быть получено с использованием других методов, таких как нейронавигация, однако эти методы не используются без недостатков, которые включают отсев участников, исключение участников, увеличение продолжительности эксперимента, дополнительное обучение и скрининг, дополнительные расходы и часто множественные посещения объектов для участников. Поэтому методы, представленные здесь, предлагают отличную альтернативу нейронавигации во многих обстоятельствах.

Protocol

Исследование, представленное здесь, было одобрено комитетом Институционального наблюдательного совета (IRB) Государственного университета Монклера. Все участники были рассмотрены в соответствии с этическими руководящими принципами АПА. 1. Участники Во-пе?…

Representative Results

Рисунок 2, взятый из Taylor-Lilquist et al.14, включал четыре участка мозга: MPFC, SMA, PZ и сайт Sham. Эти участки использовались для определения коррелятов завышения. Завышение – это участник, указывающий, что он знает слово, когда на самом деле оно не является словом. 12 участни…

Discussion

Протокол (и вариации), изложенные здесь, были использованы в более чем 50 исследованиях в Государственном университете Монклера. Вся настройка может быть создана менее чем за 15 000 долларов США. Кроме того, мы обнаружили, что наши координаты хорошо согласуются с основными структурами мозг?…

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