온라인 게이머를 위한 경두개 직접 전류 자극
2019년 11월 9일
우리는 온라인 게이머에서 경두개 직접 전류 자극 (tDCS) 및 신경 이미징 평가를 적용하기위한 프로토콜 및 타당성 연구를 제시합니다.
우리의 프로토콜은 온라인 게임 사용을 줄이기 위해 경두개 직접 전류 자극 또는 tDCS라는 비침습적 뇌 변조 기술을 사용합니다. tDCS는 다른 뇌 자극 기술에 비해 간단하고 안전하며 관리하기가 저렴합니다. 우리는 또한 자극과 관련된 뇌 변화를 평가하기 위해 신경 이미징을 사용합니다.
온라인 게임 플레이와 비온라인 게임 플레이 개인을 모두 모집한 후 각 참가자에게 연구의 목표, 주요 실험 절차 및 연구에 참여하는 것과 관련된 잠재적 위험을 설명하십시오. 질문에 답변한 후 서면 동의를 얻습니다. 각 참가자가 인터넷 중독 테스트 및 간략한 자기 통제 척도와 같은 설문지를 작성하고 참가자들에게 게임을 하는 평균 주간 시간을 보고하도록 요청하십시오.
FDG PET 스캔을 수행하기 위해 각 참가자에게 185~222메가베크렐을 FDG로 주입하고, 참가자가 눈을 감고 어둡고 조용한 방에서 45분 동안 휴식을 취하여 FDG 의 섭취를 허용합니다. 조리 기간이 끝나면 PET/CT 스캐너를 사용하여 약 15분 만에 경외 방출 이미지와 CT 이미지를 획득하여 표준 감쇠 보정, 필터링 및 재구성 기술을 적용합니다. 기준 평가 후 1주일 이내에 응시자를 시험실의 의자에 앉히고 tDCS 장치의 매개 변수를 설정하여 30초 동안 최대 2밀리암페어까지 증가시면 됩니다.
마지막 30초 동안 0 밀리암페어로 돌아오기 전에 29분 동안 이 전류에 남아 있습니다. 국제 10-20 시스템에 따라 제작된 헤드 캡을 참가자의 머리에 놓고 F3의 왼쪽 등쪽 전두엽 피질과 F4의 오른쪽 등쪽 전두엽 피질을 표시합니다. 헤드 캡을 제거한 후, tDCS 헤드밴드의 고무 홀더에 두 개의 스폰지 전극을 놓고 식염수 용액으로 전극을 담급니다. 전극이 적용되는 두피에서 화장, 먼지 또는 땀을 제거하고, F3 위에 무달 전극을 장착하고, 음극 전극을 F4 위에 놓습니다. 그런 다음 케이블을 사용하여 전극을 tDCS 장치에 연결합니다.
장치를 켜고 참가자에게 tDCS 세션 중 또는 이후에 부작용을 보고하도록 요청합니다. 30분 자극이 끝나면 장치를 끄고 참가자로부터 전극을 제거합니다. 마지막 세션 후 1 주일 이내에 동일한 설문지를 관리하고 사후 치료 FDG-PET 스캔을 취득하십시오.
이미징 데이터의 사전 처리를 위해 적절한 소프트웨어 패키지를 사용하여 DICOM 파일을 NIfTI 파일로 변환하고 모든 PET 이미지를 표준 PET 템플릿으로 공간적으로 정규화합니다. 왼쪽 및 오른쪽 등두측 전두엽 코르티제에 대한 이진 마스크를 만든 후 마스크를 사용하여 왼쪽 과 오른쪽 등두측구 전두엽 코르티의 포도당의 지역 대뇌 대사 속도를 추출합니다. 그런 다음 등측 전두엽 피질에서 포도당의 지역 대뇌 대사 속도의 비대칭 지수를 계산합니다.
양수 지수는 포도당 대사의 왼쪽 비대칭보다 큰 오른쪽을 나타냅니다. 이 대표적인 분석에서는 총 15명의 게이머와 10명의 비게이머가 모집되었습니다. tDCS 세션은 인터넷 중독 테스트 점수와 게임을 하는 주간 시간을 성공적으로 낮추고 게이머의 간략한 자기 제어 척도 점수를 향상시켰습니다.
또한 인터넷 중독 테스트 점수의 변화와 게이머의 간략한 자기 제어 척도 점수에서 관찰된 변경 사항 사이에도 상당한 부정적인 상관 관계가 발견되었습니다. PET 분석에 따르면 도르소측 전두엽 피질의 비대칭 지수는 게이머 그룹과 비게이머 그룹 간에 크게 달랐다. 특히 tDCS 세션에 이어 게이머 그룹의 도르소측 전두엽 피질의 비대칭 지수는 크게 감소했습니다.
이 절차를 수행하는 동안 매개 변수가 올바르게 설정되고 전극이 자극 부위에 정확하게 배치되도록 하는 것이 중요합니다. 활성 tDCS는 샴 tDCS와 비교하여 효능을 검증할 수 있습니다. 또한 fMRI와 같은 다른 신경 이미징 방법을 사용하여 뇌 의 변화를 평가할 수 있습니다.
이러한 프로토콜은 새로운 치료 옵션, 또는 다른 정신 또는 신경 장애를 탐구하기 위해 적응 될 수있다.
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개요
본 연구는 온라인 게임 이용을 줄이기 위해 경두개 직류자극(tDCS)을 사용하는 프로토콜과 신경 영상 평가 방법을 제시합니다. 이 접근 방식은 다른 뇌 자극 기술에 비해 비침습적이며 간단하고 비용 효율적입니다.
주요 연구 구성 요소
과학 분야
- 신경과학
- 행동과학
- 신경영상학
배경
- 경두개 직류 자극(tDCS)은 비침습적인 뇌 조절 기술입니다.
- tDCS는 인지 및 행동 기능에 영향을 미치는 것으로 나타났습니다.
- 온라인 게임 중독은 현대 사회에서 점점 더 심각한 문제가 되고 있습니다.
- 신경영상학은 자극과 관련된 뇌의 변화를 평가하는 데 도움이 될 수 있습니다.
연구 목적
- tDCS를 사용하여 온라인 게임 이용을 줄이는 것의 가능성을 평가하기 위함입니다.
- 신경영상물을 통해 tDCS와 관련된 뇌의 변화를 평가하기 위함입니다.
- 참가자들의 게임 습관 및 중독 수준에 대한 데이터를 수집하기 위함입니다.
사용된 방법
- 온라인 및 비온라인 게이머 모집.
- 연구 목적 및 위험성에 대한 설명을 포함한 고지된 동의 과정.
- 인터넷 중독 검사(Internet Addiction Test)와 같은 설문지 실시.
- 뇌 변화를 평가하기 위한 신경영상학적 평가.
주요 결과
- 참가자들은 주당 평균 게임 이용 시간을 보고하였습니다.
- 설문지를 통해 게임 중독 수준에 대한 데이터를 수집하였습니다.
- 뇌영상 결과, 자극 후 뇌 활동의 변화가 나타났습니다.
- 해당 상황에서 tDCS 적용의 타당성이 입증되었습니다.
결론
- tDCS는 온라인 게임 이용을 줄이는 데 유효한 방법입니다.
- 신경영상학을 통해 tDCS가 뇌에 미치는 영향을 효과적으로 평가할 수 있습니다.
- 본 연구는 이 분야의 후속 연구를 위한 기초를 제공합니다.
자주 묻는 질문
산업적 관련성 요약
본 프로토콜은 디지털 중독 모델에서 타겟 결합 및 행동 결과를 평가하기 위해 신경영상 판독을 결합한 비침습적 신경 조절 접근법을 시연합니다. tDCS와 FDG-PET의 통합은 지역적 뇌 대사 변화의 정량적 측정을 가능하게 하여, 신경정신과적 적응증에 대한 초기 단계 타겟 검증 시 기전적 리스크 감소(de-risking)를 지원합니다. 이 타당성 데이터는 충동 조절 및 보상 처리와 관련된 전전두엽 피질 회로를 조절하는 도구로서 tDCS를 평가하기 위한 기초를 제공합니다.
바이오제약 R&D의 전략적 응용
초기 발견 및 타겟 검증
- 과학적 가치: 표적 신경 조절을 통해 게임 관련 행동 표현형에서 배외측 전전두엽 피질 비대칭의 인과적 역할을 조사합니다.
- 운영적 가치: 표준화된 FDG-PET 비대칭 지표를 사용하여 신경 화학적 및 임상적 변화의 종단적 추적을 가능하게 합니다.
- 예측적 가치: 강박적 행동 및 자기 통제력 결핍을 조절하기 위한 전전두엽 피질 표적의 가설 검증을 지원합니다.
스크리닝 및 분석법 개발
- 분석 준비도: 약동학적 바이오마커로서 지역 뇌 포도당 대사율의 비대칭성을 정량화하기 위한 재현 가능한 워크플로우를 구축합니다.
- 확장성: 다기관 적용이 가능한 표준화된 전극 배치(F3/F4) 및 FDG-PET 프로토콜을 사용합니다.
- 정량적 출력: 중재 전후 상태 간의 통계적 비교가 가능한 연속적인 비대칭 지수 측정값을 생성합니다.
중개 및 전임상 연구
- 질환 관련성: 충동 조절 장애와 임상적 유사점이 있는 행동 중독 표현형을 모델링하여, 신경정신과적 적응증에 대한 타겟 검증을 지원합니다.
- 중개 연속성: 신경 조절 효과를 측정 가능한 뇌 대사 변화와 연결하여, 임상 용량 설정 및 타겟 결합 연구로의 외삽을 용이하게 합니다.
- 위험 조정 진행: 중독 관련 적응증에 대한 추가적인 위약 대조 시험의 진행 여부(go/no-go) 결정을 내리는 데 필요한 타당성 데이터를 제공합니다.
파이프라인 및 워크플로우 통합
이 방법은 신경 조절 및 신경 영상화를 통해 타겟 가설 검증을 가능하게 함으로써 초기 발견 연속체(early discovery continuum)에 부합하며, 신경정신과 약물 개발에서 타겟 식별부터 리드 최적화까지의 진행을 지원합니다.
- 발견 생물학: 비대칭적 대사 조절을 통해 게임 행동 및 자기 통제 조절에 있어 배외측 전전두엽 피질의 기능을 조사할 수 있도록 지원합니다.
- 스크리닝: 중재 조건 전반에 걸쳐 표적 결합을 평가하는 데 적합한 표준화되고 정량화 가능한 신경영상 판독값(FDG-PET 비대칭 지수)을 제공합니다.
- 분석: 그룹 간 및 시간 경과에 따른 지역적 뇌 대사 변화의 통계적 비교를 가능하게 하는 비대칭 지수 계산 결과를 생성합니다.
- 중개 연구: 전전두엽 피질의 신경 조절을 행동 결과와 연결하여, 신경정신과적 적응증에 대한 바이오마커 검증을 지원합니다.
- 기업적 재활용: 다른 충동 조절 또는 강박적 행동 모델에 적용 가능한 재사용 가능한 신경 조절-신경영상 플랫폼을 구축합니다.
운영 및 기업적 영향
- 과학적 가치: 행동 중독에서의 전전두엽 피질 기능 이상에 대한 메커니즘적 통찰력을 제공하여 타겟 검증의 모호성을 줄입니다.
- 운영적 가치: 안전하고 저렴한 tDCS와 널리 보급된 FDG-PET를 활용하여 재현 가능하고 확장 가능한 신경 조절 연구를 수행합니다.
- 전략적 가치: 신경 조절을 정량화 가능한 뇌 및 행동 변화와 연결함으로써 데이터 기반의 타겟 우선순위 선정을 가능하게 합니다.
- 포트폴리오 영향: 타겟 결합 및 행동 조절의 가능성을 입증함으로써 전전두엽 피질 타겟에 대한 위험 조정 투자를 지원합니다.
실행 시 고려 사항
- 신경 조절 장치 작동, 10-20 시스템에 따른 전극 배치 및 FDG-PET 영상 촬영 프로토콜에 대한 전문 지식이 필요합니다.
- PET/CT 스캐너 이용 가능 여부, 방사성 추적자(FDG) 생산 및 비대칭 지수 계산을 위한 표준화된 영상 분석 소프트웨어에 따라 달라집니다.
- 일관된 프로토콜 실행을 위해 신경과학, 영상 및 행동 평가 팀 간의 교차 팀 표준화가 필요합니다.
- 다양한 대상 집단, 자극 파라미터 및 FDG-PET 이외의 신경 영상 종점(endpoint)에 대한 적응 고려 사항이 포함됩니다.
- 개방형 가능성 설계(open-label feasibility design)로 인해 제한적이며, 효능을 입증하고 플라세보 효과를 배제하기 위해 위약 대조 연구가 필요합니다.
