Stetig Cognition Mit Transkranielle Gleichstromstimulation des Kleinhirns

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens besteht darin, eine Technik zur Modulation kognitiver Funktionen mittels transkranieller Gleichstromstimulation des Kleinhirns zu demonstrieren. Dies wird erreicht, indem zunächst die Leistung bei kognitiven Aufgaben unterschiedlicher Schwierigkeitsgrade gemessen wird, die jeweils die Funktion des Kleinhirns erfordern. Der zweite Schritt besteht darin, anodale, kathodale oder Scheinstimulation mittels transkranieller Gleichstromstimulation über dem Kleinhirn für 20 Minuten entweder bei drei separaten Gruppen von Teilnehmern oder bei derselben Gruppe mit einem Abstand von einer Woche durchzuführen.

Danach messen Sie die Leistung erneut bei allen Aufgaben nach der Anwendung einer zerebellären transkraniellen Gleichstromstimulation. Der letzte Schritt besteht darin, die Daten jeder Aufgabe zu verarbeiten und zu analysieren sowie die Leistung vor und nach der zerebellären TDCS zu vergleichen. Letztendlich wird die Kathode oder transkranielle Gleichstromstimulation über dem Kleinhirn verwendet, um zu zeigen, wie kognitive Funktionen gefördert werden können, wenn die Aufgaben schwierig statt einfach sind.

Die Implikationen dieser Technik reichen bis hin zur Therapie oder Diagnose kognitiver und motorischer Beeinträchtigungen, da sie die Fähigkeit besitzt, neuronale Aktivität zu erregen oder zu hemmen und bestimmte Verhaltensweisen zu verstärken oder abzuschwächen, was dazu beiträgt, das Verfahren zu veranschaulichen. Der Verfahrensablauf wird von Briney, einer wissenschaftlichen Mitarbeiterin aus dem Labor, demonstriert. Begrüßen Sie die Versuchsperson und bitten Sie sie, das Informationsblatt zu lesen und den TDCS-Sicherheitsfragebogen auszufüllen. Falls keine Kontraindikationen für die Durchführung von TDCS bestehen, bitten Sie die Versuchsperson, das Einwilligungsformular während dieses Verfahrens zu unterschreiben.

Führen Sie die Rechen- und Sprachaufgaben nacheinander in geeigneter Reihenfolge, zufällig vor und nach der Stimulationsphase, in einem ruhigen Raum durch, um Ablenkungen zu minimieren und eine genaue Aufzeichnung der auditorischen Reaktionszeiten zu ermöglichen. Platzieren Sie den Teilnehmer vor dem Computerbildschirm und erklären Sie ihm, dass er eine Additionsaufgabe durchführen wird, bei der er über das Headset eine Zahlenreihe hören wird. Er soll die jeweils gerade gehörte Zahl mit der unmittelbar vorhergehenden Zahl addieren, das Ergebnis laut aussprechen und anschließend fortfahren, die jeweils neu gehörte Zahl mit der unmittelbar vorhergehenden zu addieren, ohne eine laufende Summe anzugeben. Stellen Sie sicher, dass sich der Teilnehmer wohlfühlt.

Platzieren Sie das Mikrofon vor dem Mund des Teilnehmers und bitten Sie ihn, die Anweisungen auf dem Bildschirm zu lesen, in denen formell erklärt wird, wie die auditive serielle Einfügeaufgabe durchgeführt wird. Sobald der Teilnehmer bestätigt hat, dass er die Aufgabe verstanden hat und nur die Antwort zur Additionsaufgabe laut aussprechen wird, führen Sie eine Übungsaufgabe durch und stellen Sie während der Übungssitzung Fragen.

Beginnen Sie mit der Präsentation der Zahlen und erhöhen Sie die Präsentationsrate der akustischen Reize, indem Sie das Interstimulusintervall um 300 Millisekunden verkürzen. Stellen Sie nach jedem Block von fünf Reizen innerhalb des Intervallbereichs von 4,2 bis 1,8 Sekunden sicher, dass die Reize hörbar sind, damit der Untersucher die Aufgabe zur Bewertung verfolgen kann. Führen Sie alle 45 Reize durch, aus denen die Übungssitzung besteht.

Notieren Sie die Präsentationsrate, bei der der Teilnehmer drei aufeinanderfolgende Fehler gemacht hat, und verwenden Sie für die Aufgabe nach Abschluss der Übungsphase die nächstniedrigere Rate vor diesem Ausschlusspunkt. Legen Sie die Präsentationsrate für den Teilnehmer fest und stellen Sie sicher, dass diese Rate zwischen der Prä- und der Poststimulationssitzung beibehalten wird. Um die Aufgabe erneut zu beginnen, vergewissern Sie sich, dass der Teilnehmer bequem sitzt und Stimuli sowie Antworten hörbar sind. Starten Sie die Aufgabe und präsentieren Sie die 60 Elemente mit der entsprechenden Rate.

Während der Aufgabe jede Antwort auf dem ausgedruckten Bewertungsbogen notieren, um sie später zu überprüfen. Keine Punktzahl vergeben, wenn der Teilnehmer eine falsche Antwort gibt oder nicht antwortet, und jede richtige Antwort kennzeichnen. Weisen Sie die Teilnehmer darauf hin, dass die Anweisungen für die Subtraktionsaufgabe dieselben wie bei der Additionsaufgabe sind, mit dem Unterschied, dass sie diesmal die zuletzt gehörte Zahl von der unmittelbar vorhergehenden Zahl subtrahieren, das Ergebnis laut aussprechen und dann fortlaufend die jeweils neu gehörte Zahl von der unmittelbar vorhergehenden abziehen sollen. Wiederholen Sie dies erneut.

Stellen Sie sicher, dass sich das Mikrofon nicht vom Mund des Teilnehmers entfernt hat, und bitten Sie ihn, die Anweisungen zu lesen, die ihm auf dem Bildschirm angezeigt werden. Nachdem Sie bestätigt haben, dass der Teilnehmer die Anweisungen verstanden hat, und ihn daran erinnert haben, keine Berechnungen laut oder mit Hilfe der Finger durchzuführen, führen Sie die Übungsaufgabe durch, um die Präsentationsrate zu bestimmen. Wie zuvor.

Beginnen Sie die auditive Aufgabe mit der seriellen Subtraktion und notieren Sie die Antworten wie zuvor auf dem ausgedruckten Bewertungsbogen. Erklären Sie für diesen Teil des Experiments zunächst dem Teilnehmer, dass er als Reaktion auf das dargebotene Nomen ein passendes Verb nennen muss. Erläutern Sie diese Nomen-Verb-Beziehung zu Beginn der Aufgabe den Teilnehmern.

Präsentieren Sie die Wörter zentral auf dem Computerbildschirm in einer anderen zufälligen Reihenfolge in Blöcken, wobei Blöcke eins bis fünf aus wiederholten Wörtern bestehen und Block sechs aus neuen Wörtern besteht. Die Wortlisten in Sitzung eins und zwei sollten unterschiedlich sein und zwischen den Teilnehmern gegeneinander ausbalanciert werden. Starten Sie die Aufgabe und bitten Sie den Teilnehmer, die Standardanweisungen zu lesen, die auf dem Computerbildschirm angezeigt werden und formell erklären, wie die Verbgenerierungsaufgabe durchgeführt wird.

Sobald der Teilnehmer die Aufgabe vollständig verstanden hat, positionieren Sie das Mikrofon vor dem Mund und weisen Sie ihn an, die Wörter unmittelbar nach ihrem Erscheinen auf dem Computerbildschirm auszusprechen. Stellen Sie sicher, dass jedes Wort durch das nächste ersetzt wird. Sobald das Mikrofon eine Antwort erfasst, notieren oder speichern Sie jede vom Teilnehmer laut ausgesprochene Antwort zur späteren Überprüfung.

Notieren Sie alle Fehler oder ausgelassenen Antworten. Bieten Sie die Wörter in derselben Weise wie bei der Verbgenerierung an. Aufgabe für die Teilnehmer: Lesen Sie Substantive in der Substantivleseaufgabe und Verben in der Verbleseaufgabe.

Stellen Sie bei beiden Lesetasks sicher, dass die Position des Mikrofons relativ zum Mund des Teilnehmers unverändert bleibt. Weisen Sie den Teilnehmer an, jedes Wort laut vorzulesen, sobald es auf dem Bildschirm erscheint. Überprüfen Sie, ob der Teilnehmer jedes Wort während beider Lesetasks korrekt vorgelesen hat, indem Sie während des Vorlesens den Bildschirm beobachten.

TDCS gilt als sicher in der Anwendung beim Menschen. Dennoch empfiehlt es sich, eine Erste-Hilfe-Ausrüstung bereitzuhalten, wenn TDCS durchgeführt wird, um sicherzustellen, dass die Sicherheit der Versuchsperson nicht beeinträchtigt wird, insbesondere wenn sie sich während des Verfahrens unwohl fühlt oder in Ohnmacht fällt. Lassen Sie eine Versuchsperson niemals unbeaufsichtigt, während TDCS angewendet wird. Tränken Sie zwei Schwamm-Elektroden mit einer Fläche von 25 Quadratzentimetern in einer standardmäßigen 0,9-%-Natriumchloridlösung, bis sie gesättigt sind, um eine inhibitorische Kathode oder Stimulation über dem rechten Kleinhirnkortex anzuwenden. Platzieren Sie die blaue Elektrode ein Zentimeter unterhalb und vier Zentimeter rechts von der prominentesten Vorwölbung des Hinterhauptsbeins, ungefähr an der Stelle des Kleinhirnläppchens sieben.

Um die Elektrodenmontage abzuschließen, platzieren Sie die rote Referenz- oder Anodenelektrode über dem Deltamuskulatur auf der rechten Schulter. Befestigen Sie die feuchten Elektroden fest am Kopf und am Oberarm mit Gummibändern oder Schwefel-Durant-Band, um eine optimale Elektroden-Haut-Schnittstelle sicherzustellen. Achten Sie darauf, dass die Elektroden flach auf der Kopfhaut und nicht über dem Haar platziert sind.

Überprüfen Sie, ob sich die vorgesehene Position der Elektroden nach deren Befestigung nicht verschoben hat. Legen Sie ein Papiertuch um den Hinterkopf des Teilnehmers, um heruntertropfende Kochsalzlösung aufzufangen. Stellen Sie die Stimulationsintensität auf zwei Milliampere ein und applizieren Sie diese 20 Minuten lang mithilfe eines zuverlässigen, stromgeregten DC-Stimulators, wobei jede Stimulationsintervention am Anfang und am Ende jeweils schrittweise erhöht bzw. verringert wird.

Stellen Sie den Gleichstrom innerhalb von 10 Sekunden rampenförmig ein, um placebokontrollierte tDCS zu applizieren, und konfigurieren Sie die Parameter für eine placebokontrollierte Stimulation über 20 Minuten. Anstelle des Stimulationsstroms wird entweder eine olfaktorische Kathode oder eine placebokontrollierte Stimulation bei drei separaten Probandengruppen in pseudozufälliger Reihenfolge angewendet. Stellen Sie sicher, dass die Gesamtanzahl, das Geschlecht und das Durchschnittsalter der Teilnehmer zwischen den Gruppen nach der Hirnstimulation vergleichbar sind.

Wiederholen Sie den P-A-S-A-T und den P-A-S-S-T wie zuvor in zufälliger Reihenfolge. Anschließend wiederholen Sie die Aufgaben zum Lesen von Substantiven und Verben sowie die Aufgabe zur Verbgenerierung in dieser Reihenfolge. Führen Sie die Berechnungs-, Aufgaben- und Sprachexperimente in pseudozufälliger Reihenfolge durch.

Dieses Bild zeigt die Genauigkeitsscores vor und nach zerebellarer TDCS. Die Anzahl korrekter Antworten verbesserte sich selektiv in der Subtraktionsaufgabe im Vergleich zur Additionsaufgabe nach Kathodenstimulation in jedem der folgenden Bilder. Ein Sternchen zeigt signifikante Unterschiede mit einem P-Wert von weniger als 0,05 an, wie sie durch korrigierte paarweise Vergleiche aufgedeckt wurden.

Diese Abbildung zeigt das durchschnittliche Gesamtlernen zwischen wiederholten Blöcken. Die mittleren Reaktionen zwischen den Blöcken eins bis fünf waren nach tDCS während der Verbgenerierungsaufgabe schneller als während der Nomenlese- und Verbleseaufgaben. Schließlich zeigt dieses Bild die Variabilität des Gesamtlernens zwischen wiederholten Blöcken. Die Variabilität der Reaktionen zwischen den Blöcken eins bis fünf war nach tDCS während der Verbgenerierungsaufgabe konsistenter als während der Nomenlese- oder Verbleseaufgaben.

Nachdem die Anwendung von tDCS beherrscht ist, kann die Durchführung, einschließlich der Elektrodenapplikation, in etwa 30 bis 40 Minuten erfolgen, und die gesamte Studie dauert etwa eineinhalb Stunden, sofern sie ordnungsgemäß durchgeführt wird. Bei der Durchführung dieses Verfahrens ist es wichtig, die Elektroden korrekt zu positionieren, die richtige Montage für die verschiedenen Gruppen zu verwenden und sicherzustellen, dass eine angemessene Schulung erfolgt, um den Erfolg zu gewährleisten.