Anvendelse af transkraniel magnetisk stimulering i et ressourcebegrænset miljø for at etablere hjerne-adfærdsrelationer

Summary

Transkraniel magnetisk stimulering (TMS) og lavfrekvent TMS (lfTMS) har vist sig at være store bidragydere til hjernelitteraturen. Her fremhæver vi metoderne til at undersøge de kortikale korrelater af selvbedrag ved hjælp af TMS.

Abstract

Neuroimaging opfattes typisk som en ressourcekrævende disciplin. Selvom dette er tilfældet under visse omstændigheder, har institutioner med begrænsede ressourcer historisk bidraget væsentligt til neurovidenskab, herunder neuroimaging. I studiet af selvbedrag har vi med succes anvendt tms med enkeltpuls til at bestemme hjernens korrelater af evner, herunder overkrav og selvforbedring. Selv uden brug af neuronavigation fører metoder, der leveres her, til vellykkede resultater. For eksempel blev det opdaget, at fald i selvbedragende respons fører til et fald i påvirkning. Disse metoder giver data, der er pålidelige og gyldige, og sådanne metoder giver forskningsmuligheder, der ellers ikke er tilgængelige. Gennem brugen af disse metoder udvides den samlede videnbase inden for neurovidenskab, hvilket giver forskningsmuligheder til studerende som dem på vores institution (Montclair State University er et spansktalende institut), der ofte nægtes sådanne forskningserfaringer.

Introduction

Der er en række udfordringer ved at undersøge hjerneadfærd korrelerer på forskningsinstitutioner med begrænsede ressourcer (ofte omtalt som ‘undervisningsuniversiteter’). Ifølge data fra National Science Foundation (NSF) er næsten al akademisk forskning afsluttet af en lille procentdel af videregående uddannelsesinstitutioner i USA. Når man undersøger over 4.400 post-sekundære gradsgivende institutioner, udfører og offentliggør de 115 bedste universiteter / institutter 75% af al forskning¹. I USA er der 131 forskning 1 (R1: Det højeste statusniveau, et universitet kan opnå med hensyn til forskningsrangering) universiteter, der modtager størstedelen af føderal finansiering.

Denne top-tunge finansieringsforskel begrænser forskningsmulighederne for mange hovedforskere såvel som studerende; for eksempel er kun 1,9% af R1-universiteterne spansktalende institutter. Desuden er ikke-R1-institutter begrænsede med hensyn til forskningsplads, tildelte tilskud og tid til forskning, og disse skoler har ofte ikke tilknytning til medicinsk skole². I betragtning af disse forhindringer leverer vi de metoder, der med succes har gjort det muligt at undersøge hjerneadfærdsforhold i bedrag i et ressourcebegrænset miljø. Mens disse metoder er egnede til ethvert institut, mener vi, at de på mindre / undervisningsintensive universiteter vil få det maksimale udbytte af disse metoder.

Vores laboratorium har primært fokuseret på de hjerneområder, der er ansvarlige for at producere selvbedrag og selvforbedring. Etablering af årsagssammenhæng med hensyn til de underliggende kortikale regioner kan opnås ved hjælp af en række teknikker, og disse data hjælper med at bekræfte korrelative neuroimagingmetoder og eksperimentelle patientforsøg ^3,4,5.

For at undersøge selvbedrag med kausale neuroimaging teknikker er der anvendt en række innovative metoder, hovedsageligt med enkeltpuls transkraniel magnetisk stimulering (TMS) og gentagen TMS (rTMS⁶; Figur 1). Mens tDCS (transcranial Direct Cortical Stimulation) er blevet anvendt med succes⁷ og kan ændres for at replikere de metoder, procedurer og resultater, der præsenteres her, gør TMS’s fleksibilitet det stadig til det optimale valg til neuromodulation af selvbedrag. Ved den mest almindelige implementering hæmmer, ophidser, forstyrrer eller måler forskere kortikal excitabilitet (ikke dækket her, men se reference⁸).

Den mediale præfrontale cortex (MPFC) ser ud til at være involveret i selvbedragende reaktion⁹. I betragtning af den rolle, som Cortical Midline Structures (CMS) spiller med hensyn til selvbevidsthed generelt¹⁰, er det ikke overraskende, at selvbedrag er korreleret med MPFC-aktivitet. For at bestemme årsagssammenhængen med hensyn til frontale regioner blev TMS påberåbt for at skabe ‘virtuelle læsioner’, mens man målte anfald af selvbedrag¹¹. Måling af selvbedrag er opnået via to hovedmetoder: Selvforbedring og overkrav⁶.

Vi har fundet ud af, at afbrydelse af MPFC fører til reduktion af selvbedrag 6,8,11,12,13. Desuden har vi opdaget, at en sådan reduktion (dvs. sænkning af selvbedrag) er relateret til et fald i en persons påvirkning (dvs. negative humørstigninger og positive humørfald).

Fordi neuronavigation / individuelle MR’er ikke anvendes (på grund af omkostninger har de fleste laboratorier ikke disse ressourcer), kan der opstå bekymring over positionering og nøjagtighed i TMS-målretning. Det har vi kompenseret for ved lejlighedsvis at lave fiduciale procedurer, hvor et kontrastmål (f.eks. en E-vitamintablet) placeres på hætten, og deltageren/deltagerne efterfølgende scannes i en strukturel^{MR-scanning 11,12}. Disse metoder har bekræftet nøjagtigheden af de metoder, der er skitseret her, og vi målretter mod det mediale aspekt af MPFC ved grænsen til BA 10/9, som ligger over Den Mediale Frontal Gyrus (0, ~ 40, ~ 30).

Det er klart, at højere rumlig opløsning kan opnås ved hjælp af andre metoder såsom neuronavigation, men disse metoder anvendes ikke uden ulemper, der inkluderer deltagerfrafald, deltagerudelukkelse, øget varighed af eksperimentel varighed, yderligere træning og screening, ekstra udgifter og ofte flere besøg på stedet for deltagere. Derfor tilbyder de metoder, der præsenteres her, et glimrende alternativ til neuronavigation under mange omstændigheder.

Protocol

Den forskning, der præsenteres her, blev godkendt af Institutional Review Board (IRB) -udvalget ved Montclair State University. Alle deltagere er blevet behandlet inden for APA’s etiske retningslinjer. 1. Deltagere Først skal du indhente IRB-udvalgets godkendelse af protokollen (se Diskussion for ikke-forskning 1-institutioner). Høring af erfarne forskere anbefales. Få formularer som screening (supplerende fil 1) og bivirkninger (supplere…

Representative Results

Figur 2, fra Taylor-Lilquist et al.14, involverede fire hjernesteder: MPFC, SMA, PZ og et Sham-sted. Disse websteder blev brugt til at bestemme korrelationerne ved overkrav. Overclaiming er en deltager, der angiver, at de kender et ord, når det faktisk ikke er et ord. 12 deltagere blev testet i både sociale og ikke-sociale sammenhænge. De sociale indstillinger repræsenterede pres for enten at kende et ord (højt socialt pres; n = 6) eller ikke kende et ord (lavt s…

Discussion

Protokollen (og variationer af) skitseret her er blevet brugt i over 50 undersøgelser ved Montclair State University. Hele opsætningen kan oprettes for under $ 15.000 (US). Desuden har vi fundet ud af, at vores koordinater stemmer godt overens med underliggende hjernestrukturer ved hjælp af fiduciale procedurer.

Variationer af denne metode anvendes ofte. For eksempel kan kontrolforhold omfatte stimulering af forskellige hjerneområder, anvendelse af TMS forskellige timinger (dvs. anvende TM…

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