需要JoVE订阅才能观看此内容。 请登录或开始免费试用

方法文章

在资源有限环境中应用经颅磁刺激建立脑-行为关系

1.8K 次观看

⸱

DOI:

10.3791/62773

⸱

2022年4月20日

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 

本文内容

摘要

经颅磁刺激(Transcranial Magnetic Stimulation, TMS)和低频经颅磁刺激(low-frequency TMS, lfTMS)已 已被证明是脑科学文献中的重要贡献。本文重点介绍使用经颅磁刺激(TMS)研究自我欺骗的皮层相关机制的方法。

摘要

神经影像学通常被认为是一门资源需求较高的学科。尽管在某些情况下确实如此,但历史上,资源有限的机构也对神经科学领域(包括神经影像学)做出了重要贡献。在自我欺骗的研究中,我们已成功采用单脉冲经颅磁刺激(TMS)来确定与过度宣称和自我增强等能力相关的脑区活动。即使未使用神经导航系统,本文所提供的方法仍可取得成功的结果。例如,研究发现,自我欺骗性反应的减少会导致情感水平的下降。这些方法所产生的数据具有良好的可靠性和有效性,为原本无法开展的研究提供了可行的途径。 通过使用这些方法,神经科学领域的整体知识体系得以拓展,也为本机构学生(如蒙特克莱尔州立大学的学生;该校为服务西班牙裔学生的高等院校) 提供了通常难以获得的研究机会。

引言

在资源有限的研究机构(通常被称为“教学型大学”)中,开展脑-行为相关性研究面临诸多挑战。根据美国国家科学基金会(NSF)提供的数据,几乎所有的学术研究都是由美国少数高等教育机构完成的。在考察了4400多所授予学位的高等教育机构后发现,排名前115位的大学/研究机构完成了全美75%的研究工作并发表了相应成果1。在美国,共有131所研究型第一级(R1:大学在研究排名中所能达到的最高级别)大学,获得了大部分联邦科研经费。

这种严重偏向顶尖机构的经费分配不均限制了许多首席研究员以及学生的科研选择;例如,仅有1.9%的R1类大学是服务于西班牙裔群体的院校。此外,非R1类院校在科研空间、获得的资助以及可用于研究的时间方面均受到限制,且这些学校通常没有医学院的附属关系2。鉴于这些障碍,我们提供了在资源有限环境下成功开展欺骗行为中脑-行为关系研究的方法。尽管这些方法适用于任何机构,但我们认为,规模较小或以教学为主的大学的研究人员将从这些方法中获益最大。

我们的实验室主要致力于研究负责产生自我欺骗和自我增强的大脑区域。通过多种技术可以确定这些皮层区域的因果关系,这些数据有助于验证相关神经影像学方法以及实验性患者试验3,4

访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。

方案

本研究已获得蒙特克莱尔州立大学机构审查委员会(IRB)的批准。所有参与者均按照美国心理学会(APA)的伦理准则进行处理。

1. 参与者

  1. 首先,获得机构审查委员会(IRB)对方案的审查批准(有关非研究1类机构的情况,请参见讨论部分)。建议咨询有经验的研究人员。获取相关表格,例如筛查补充文件 1)和副作用(补充文件 2)来自其他研究人员——这些量表在经颅磁刺激(TMS)研究领域内可 readily 共享。注:本实验所用量表由 Simone Rossi 提供。
  2. 对所有研究人员进行培训,确保其能够向参与者说明所有风险、副作用及潜在不良事件,并获得知情同意。如有必要,主要研究者(PI)应接受经颅磁刺激(TMS)相关课程以补充所需知识。在正式开展参与者实验前,须确保主要研究者已对实验方案(包括知情同意与实验后说明)完成预试验。
  3. 通过在校园内张贴传单招募参与者。面对面筛选参与者;初次接触无需面对面进行。确保传单仅以概括性语言描述补偿和风险,包括任何特殊情况(如 COVID)。
  4. 确保参与者大声朗读知情同意书,包括以下具体问题:您目前是____PI______的学生吗?您是否有癫痫个人史或癫痫家族史?您是否有癫痫发作史?您是否具有以下任何情况:脑卒中、颅内金属植入物、结构性脑损伤、植入式装置、起搏器、药物泵、人....

访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。

结果

图2 来自 Taylor-Lilquist 等人的研究14,涉及四个脑区位点:MPFC、SMA、PZ 和一个假刺激位点(Sham site)。这些位点被用于确定过度宣称行为的神经相关性。过度宣称是指参与者声称自己认识某个词语,而实际上该词语并不存在。共对12名参与者在社交和非社交情境下进行了测试。社交情境代表了知道或不知道某个词语的社会压力:知道词语的高社会压力情境(high-social pressure;n=6)或不知道词语的低社会压力情境(low-social pressure;n=6)。社会压力通过一系列言语提示施加,提示内容表明每个人都认识这些词语且它们很简单(高社会压力),或表明这些词语很难且大多数人并不认识(低社会压力)。

当对内侧前额叶皮层(MPFC)施加经颅磁刺激(TMS)时,参与者在社会情境下的过度宣称倾向显著降低(p < .05)。也就是说,在社会压力条件下,MPFC TMS 对过度宣称行为的干扰作用明显强于其他任何条件。这一点在

访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。

讨论

本方案(及其变体)已在蒙特克莱尔州立大学的50多项研究中应用。整个系统的搭建成本可控制在15,000美元(美国)以内。此外,我们通过标志点定位方法发现,所获得的坐标与大脑内部结构吻合良好。

变异 该方法常被采用。例如,对照条件可包括刺激大脑的不同区域、在不同时间点施加经颅磁刺激(即在预计无效应的时间点施加TMS)、使用伪刺激线圈、采用不同水平的仪器总输出等。在规模较小的教学或非教学机构中,安全方面的考虑可能有所不同,因为医疗人员无法随时到位。任何涉及神经调控的研究或实验都必须符合安全规程。单脉冲TMS比重复性TMS(rTMS)更安全,但仍存在显著风险。我们已在蒙特克莱尔州立大学遵循已发表的安全指南开展TMS和低频TMS(lfTMS)研究长达20年,未发生重大事故16,17,18.

在非R1类机构建立经颅磁刺激(TMS)和低频经颅磁刺.......

访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。

致谢

感谢 LSAMP(路易斯·斯托克斯少数族裔参与联盟)、Wehner、克劳福德基金会以及凯斯勒基金会提供的支持。

....

访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。

材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
用于MEP的三星安卓平板电脑SamsungSM-T500NZSAXAR
布质卷尺GDMINLOB08TWNCDNS(AMZ)
8字形铜质TMS线圈Magstim4150-00此为当前型号
联想T490笔记本电脑Lenovo20RY0002US
Magstim 200单脉冲刺激器MagStimMagstim200/2此为当前型号
Magstim标准线圈支架MagStimAFC/SS此为当前型号
Speedo泳帽Speedo751104-100
Testable.Org账户及软件TestableNA
Trigno双导联传感器(用于MEP)DelSysSP-W06-018B
Trigno基站及绘图软件(用于MEP)DelSysDS-203-D00

参考文献

  1. Academic Research and Development. Science and Engineering Indicators 2020. National Science Board, National Science Foundation. , Alexandria, VA. Available. Available from: https://incses.nsf.gov/pubs/nsb20202 (2020).
  2. 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).
  3. Maeda, F., Keenan, J. P., Pascual-Leone, A.

访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。

重印与许可

探索更多文章

资源有限的神经科学单脉冲经颅磁刺激运动阈值视觉系统经颅磁刺激拇短展肌社会认知运动诱发电位抑郁症治疗