Com referência aos métodos modernos de estimulação cerebral e técnicas de neuroimagem, a estimulação magnética transcraniana (EMT) é o método mais adequado para demonstrar uma relação causal entre uma região de interesse e uma função cognitiva, em comparação com técnicas de neuroimagem como eletroencefalografia (EEG), magnetoencefalografia ou ressonância magnética funcional (fMRI)1,2,3,4 . A estimulação permite que os pesquisadores não apenas observem o envolvimento das regiões cerebrais em certas tarefas, mas também as influenciem. Além disso, esse tipo de técnica é adequado para estimulação precisa do cérebro, o que permite um melhor controle das condições experimentais. A maioria dos estudos anteriores aplicava a TMS offline, estimulando o cérebro por um certo período antes de uma tarefa para produzir efeitos duradouros da estimulação. No entanto, o nível atual de desenvolvimento tecnológico torna possível aplicar não apenas a TMS offline, mas também a TMS repetitiva online (rTMS), proporcionando estímulo exatamente no momento em que um participante está realizando uma tarefa. A TMS online proporciona efeitos de estimulação de curta duração em comparação com os efeitos da TMS offline (ou seja, o efeito de 15 minutos da estimulação após os 15 minutos de 1 Hz de rTMSoffline 5,6, comparado a apenas algumas centenas de milissegundos a alguns segundos do rTMSonline 6,7,8). Portanto, ao contrário da TMS offline, a técnica TMS online pode ser usada como ferramenta de neurocronometria devido à sua resolução temporal. Ele oferece a oportunidade de obter informações importantes sobre a dinâmica regional de vários processos cognitivos e de investigar o momento exato em que um processo cognitivo desloca um grupo de pulsos ao redor do início do estímulo. O rTMS online torna inevitável o pedido de transição da pesquisa de estimulação offline para a online.
Duas regiões cerebrais foram o foco deste estudo: a dlPFC [MNI: -24, 5, 47]9 e a dmPFC [MNI: 2, 48, 36]10. O dmPFC é um correlacionado cerebral da dissonância cognitiva, bem estudado tanto com neuroimagem quanto comestimulação 10,11,12,13,14,15. As primeiras descobertas nos mecanismos neurais da dissonância cognitiva foram feitas em pesquisas de fMRI, que revelaram a excitação do dmPFC em vários paradigmas, empregando o efeito de inconsistênciacognitiva 11,16,17. No entanto, a ligação causal entre a resolução interna de conflitos e o dmPFC foi estabelecida apenas quando os estudos de TMS e tDCS foram realizados no campo de dissonânciacognitiva 10,13. Considerando as funções da dlPFC, estudos anteriores de neuroimagem e estimulação relacionaram a ativação frontal esquerda à mudança de preferência pós-decisória, indicando também o papel importante da dlPFC na redução da dissonânciacognitiva 9,11,16,18,19,20,21,22 . Uma parte significativa da pesquisa assume que o dlPFC de esquerda está envolvido na resolução de conflitos da mudança de preferênciapós-decisão 11,16,18,19.
Para estimular o dLPFC e o dmPFC, sugere-se um método mais preciso e eficaz de estimulação magnética transcraniana repetitiva usando sistemas de neuronavegação e TMS robótico para direcionar o dlPFC e o dmPFC durante a tarefa experimental. O sistema de navegação assistida por ressonância magnética fornece estimulação precisa da área cerebral alvo. Ele permite que o robô TMS ajuste a posição de seu braço robótico de acordo com os micromovimentos da cabeça do participante durante o experimento. A principal vantagem é a maximização do efeito rTMS como resultado de uma estimulação mais precisa em um determinado período de tempo durante o procedimento experimental, controlando seu início e fim, dependendo do início e deslocamento do estímulo. Esse método pode ajudar a estimular áreas cerebrais, reduzindo a assistência do experimentador durante o experimento e, portanto, minimizando a influência da presença do experimentador no desempenho do participante durante a tarefa experimental. O protocolo também pode ser aplicado a outras áreas do cérebro e tarefas experimentais. Por último, mas não menos importante, a rTMS foi combinada com o protocolo de estimulação online, que permitiu testar uma hipótese de pesquisa sobre neurocronometria de dissonância cognitiva e funções das regiões cerebrais relacionadas, como dlPFC e dmPFC. Uma das partes importantes da pesquisa em dissonância cognitiva é a disseminação de alternativas23. É causada pela mudança de preferência induzida pela escolha, que ocorre quando os indivíduos precisam fazer uma escolha difícil entre opções que são preferidas quase igualmente. Uma escolha tão difícil leva à inconsistência das atitudes da pessoa, despertando dissonância cognitiva. Para reduzir a dissonância cognitiva, as preferências precisam ser alteradas, aumentando a preferência pela opção escolhida e diminuindo a preferência pela opção rejeitada, ou seja, a chamada disseminação das alternativas. A questão importante diz respeito ao momento exato da mudança de preferência, se ela ocorre durante o processo de tomada de decisão ou surge como consequência da escolha feita. A investigação dessa preocupação está se tornando viável devido ao desenvolvimento de tecnologias como a TMS, que não apenas fornece observação dos processos de tomada de decisão como fazem a fMRI ou o EEG, mas também influencia diretamente a atividade cortical das áreas-alvo. Investigações mais aprofundadas da neurocronometria da dissonância cognitiva ajudarão a entender quando a mudança de preferência induzida pela escolha realmente ocorre. Em consonância com esse objetivo, um estudo da TMS sobre os papéis do dlPFC e dmPFC na disseminação de alternativas após a escolha difícil ofereceria uma contribuição valiosa para a compreensão dos mecanismos neurais da dissonância cognitiva e esclareceria o momento da escolha. Usando estimulação online em vez de offline, o tempo real em que a disseminação das alternativas ocorre nas redes dmFPC e dlPFC pode ser distinguido.
O protocolo descrito mais detalhado do rTMS para inibir a ativação da dlPFC e da dmPFC deve ser aplicado usando um sistema de neuronavegação guiado por ressonância magnética, estimulador magnético e braço robótico. Os sistemas de neuronavegação e TMS foram empregados. O sistema de navegação assistida por ressonância magnética fornece estimulação precisa da área cerebral alvo, permitindo que o braço robótico ajuste sua posição de acordo com os micromovimentos da cabeça do participante durante o experimento. Para esse fim, deve ser realizada uma ressonância magnética neuroanatômica para todos os sujeitos do estudo. O sistema de navegação requer um conjunto específico de equipamentos, como o rastreador de referência para a localização da cabeça do participante, a placa de calibração para rastrear uma bobina, o ponteiro para definir um grupo de pontos de referência e a câmera infravermelha para rastrear objetos no espaço. Todos os equipamentos, exceto a câmera, possuem bolas de referência refletoras prateadas identificadas pelo sistema de navegação, que usa a câmera para localizar as coordenadas da cabeça do participante e do equipamento TMS durante o procedimento e o experimento. A cobertura das bolas de referência é bastante frágil e não deve ser tocada para evitar danos. Vários procedimentos devem ser realizados para funcionar eficazmente com o sistema de navegação assistida por ressonância magnética: calibração da bobina e do braço robótico, preparação para uma ressonância magnética individual e registro de pacientes.
Foi hipotetizado que não haveria mudança significativa de preferência para os blocos de estimulação dlPFC e dmPFC em comparação com os blocos controle de vértice e simulação, já que a inibição da ativação esquerda da dlPFC ou dmPFC deveria impedir a redução da dissonância cognitiva e a consequente mudança de preferência.
Apesar dos avanços recentes na realização de intervenções online com rTMS, que abriram caminhos para investigar a dinâmica temporal da atividade cerebral causalmente relacionada a processoscognitivos 24,25,26, a área ainda enfrenta desafios para aplicar estimulação precisa e reprodutível, especialmente durante tarefas cognitivas complexas. Este estudo introduz uma aplicação inovadora de sistemas de neuronavegação e robótica em um protocolo rTMS online para enfrentar esses desafios. Ao integrar o uso de dados estruturais cerebrais (e incentivar o uso adicional de dados funcionais cerebrais) e o posicionamento robótico preciso, esse método melhora significativamente a precisão e a consistência da entrega de rTMS ao dlPFC e dmPFC, regiões conhecidas por serem críticas na dissonância cognitiva e na tomadade decisão 27,28. Pesquisas anteriores utilizaram predominantemente TMSoffline 10, 29 e 30, limitando a compreensão das respostas neurais imediatas durante tarefas cognitivas. Além disso, embora estudos anteriores tenham confirmado o envolvimento do dmPFC e dlPFC na dissonância cognitiva tanto por meio de imagens quanto de estimulaçãooffline 9,10,13, o momento preciso e o papel dessas ativações durante a dissonância cognitiva continuam pouco compreendidos. Aqui, o rTMS online é aproveitado para preencher essa lacuna investigando a neurocronometria da mudança de preferência induzida pela escolha, fornecendo insights sobre os momentos exatos em que a dissonância cognitiva ocorre e é resolvida. Este estudo se destaca pelo uso de um desenho bloqueado dentro do sujeito que testa os efeitos da estimulação e estimulação dlPFC e dmPFC dentro de duas condições de controle para reforçar a validade dos resultados dentro da mesma amostra e ao mesmo tempo, o que raramente é feito (ou protocolo entre sujeitos é usado ou duas sessões com os mesmos sujeitos são empregadas; ambos aumentam a variabilidade dos achados). Em resumo, a pesquisa oferece uma inovação metodológica que aprimora a precisão e aplicabilidade da rTMS na neurociência cognitiva. Ao influenciar diretamente as regiões cerebrais durante a execução da tarefa e observar resultados imediatos dentro da mesma amostra, este estudo não apenas aborda lacunas significativas na literatura, mas também prepara o terreno para futuras pesquisas sobre as bases neurais de processos cognitivos complexos.
Tarefa experimental:
Estímulos:
Os estímulos foram cuidadosamente preparados usando as recomendações indicadas no artigo original de Izuma ecolegas 10. Os estímulos experimentais consistem em 96 imagens abstratas (Figura 1) pareadas segundo os seguintes critérios: 1) todas as imagens devem ser semelhantes para permitir que a manipulação do interruptor usada na tarefa de Escolha não seja detectada pelos participantes; 2) todas as imagens devem ser relativamente distintas para permitir uma escolha consciente entre as imagens e para evitar escolhas coincidentes devido à falta de diferenças perceptíveis entre asimagens 10 Além disso, para serem consistentes com os critérios de escolha de estímulos e de correspondência em pares usados no estudooriginal 10, os estímulos apresentados no estudo inicial e compartilhados pelos autores foram revisados. Os estímulos para o artigo foram escolhidos a partir das fotos de banco de imagens gratuitas de domínio público, usando palavras-chave dos critérios. Segundo os autores, as imagens foram combinadas com base em impressões pessoais. O mesmo princípio foi usado e, durante o debriefing, os participantes foram questionados se achavam imagens em pares semelhantes e distinguíveis. Não foi realizada uma validação preliminar dos estímulos, pois não se esperava que os participantes os classificassem de determinada forma, como é o caso, por exemplo, com os estímulos afetivos. No entanto, futuros pesquisadores precisam aprofundar as possibilidades de validar os estímulos no mesmo paradigma ou paradigmas semelhantes.
Uma das razões pelas quais imagens abstratas semelhantes foram escolhidas como estímulos experimentais em vez de atitudes originais significativas é que a atitude original é especialmente forte e central. Envolve um grande grau de relevância e compromisso prévio, então a mudança de atitude é improvável. De acordo com essa importante característica de atitude, mudar atitudes fortes no laboratório será difícil. Além disso, os experimentos sem atitudes tão fortes têm maior chance de desenvolver dissonância cognitiva.
Procedimento comportamental:
Este estudo de desenho dentro do assunto baseia-se em um procedimento adotado pelo estudo10 de Izuma e colegas, que aplicaram um paradigma de escolha livre modificado usando um procedimento de "cegueira à escolha" 31,32, onde os indivíduos tendem a acreditar que escolheram o item que realmente preferem menos do que a alternativa.
Durante o experimento, os participantes realizaram 4 tarefas a seguir em ordem fixa: (1) a tarefa de Primeira Avaliação, (2) a tarefa de Escolha, (3) a tarefa de Segunda Avaliação e (4) a tarefa de Memória (Figura 2). Para a tarefa da Primeira Avaliação, os participantes precisaram avaliar o quanto gostaram de cada uma das 96 imagens usando uma escala Likert de 8 pontos sem restrição detempo 33. Depois, eles recebem 48 pares de imagens durante a tarefa de Escolha, precisam escolher uma das imagens de cada par clicando em um retângulo correspondente ao lado da imagem, realizar a tarefaFlanker 34 e então confirmar a escolha clicando na imagem. A tarefa Flanqueador consiste em uma sequência de 7 setas direcionadas para a esquerda ou direita, aleatoriamente, para fornecer as direções aleatórias reais de todas as setas. Os participantes foram instruídos a definir a direção da seta central e pressionar o teclado correspondente o mais rápido possível. A tarefa Flanker tem como objetivo distrair a atenção do participante clicando em um retângulo em vez de uma imagem na primeira etapa escolhida.
A tarefa Escolha possui três condições experimentais (Figura 2): testes de troca (16 pares), testes sem interruptor (16 pares) e testes computacionais (16 pares). Todos os 48 pares eram fixos entre os participantes, mas o script programado decidia a qual condição cada par era atribuído com base na diferença nas classificações das imagens dentro de cada par.
Quando os participantes escolhem uma imagem durante os testes de troca, as imagens mudam de posição após a tarefa Flanqueador, de modo que a imagem superior apareça na parte inferior e a imagem inferior onde a imagem superior estava localizada. Os testes de switch permitem controlar o artefato de preferência35. Presumiu-se que os participantes não perceberam essa substituição porque as imagens abstratas são semelhantes. A tarefa Flanqueador também visa desviar a atenção da substituição de imagens. Além disso, os participantes têm apenas 3 segundos para fazer uma escolha antes que as imagens desapareçam, embora respostas baseadas na memória continuem possíveis depois disso. Essa condição não se aplica a ensaios sem troca, onde os participantes precisam confirmar sua própria escolha. Durante os testes de computador, a escolha é apresentada pelo computador, e os participantes só precisam segui-la. A imagem escolhida pelo computador é definida com base na escolha do participante em um teste anterior de switch, ou seja, se um participante escolheu uma imagem com classificação menor no teste de switch, o computador também "escolhe" uma imagem com avaliação inferior. No entanto, se o participante escolher uma imagem com classificação maior em um teste de switch, o computador "escolhe" a imagem com a classificação mais alta. A condição de escolha computacional foi usada como condição de controle, esperando que o efeito de mudança de preferência não estivesse presente, já que os participantes não experimentariam a agênciade escolha 10.
Os pares foram apresentados em uma sequência específica: pares de condição sem interruptor são sempre apresentados no 1º, 2º, 5º, 8º, 11º, 16º, 17º, 20º, 22º, 28º, 31º, 33º, 39º, 42º, 43º e 47º teste, os pares de condição de troca são sempre apresentados no 3º, 6º, 9º, 12º, 14º, 18º, 21º, 24º, 29º, 32º, 35º, 37º, 40º, 44º, e 46º ensaio, enquanto os pares de condição computacional sempre ocorrem nos 4º, 7º, 10º, 13º, 15º, 19º, 23º, 25º, 30º, 34º, 36º, 38º, 41º, 45º e 48º testes, que são logo após os testes de troca. A razão para usar tal sequência é que a escolha do computador imita automaticamente a escolha anterior do participante.
Durante a tarefa de Segunda Avaliação, os participantes devem avaliar novamente as mesmas 96 imagens, mas com sinais de lembrete sobre sua escolha anterior durante a tarefa de Escolha. Cada imagem é acompanhada por um lembrete de se o participante ou o computador escolheu essa imagem ou não ("Você escolheu esta imagem" ou "Вы выбрали эту картинку" em russo / "Você não escolheu esta imagem" ou "Вы не выбрали эту картинку" em russo / "Computador escolhido esta imagem" ou "Компьютер выбрал эту картинку" em russo / "O computador não escolheu esta imagem" ou "Компьютер не выбрал эту картинку" em russo).
Para obter a oportunidade de estimular diferentes regiões cerebrais durante a tarefa da Segunda Avaliação, decidiu-se dividi-la em 4 blocos: a dlPFC esquerda, a dmPFC, o vértice e a estimulação sham-dlPFC. A dlPFC e a dmPFC foram escolhidas como regiões cerebrais de maior interesse para o estudo, e a estimulação e vértice sham-dlPFC foram escolhidas como as condiçõescontrole 36. A área-alvo de estimulação do dlPFC esquerdo foi definida com base nos achados de Voigt e colegas dafMRI 9 com as seguintes coordenadas [MNI: −24, 5, 47], já que eles encontraram a ativação relativa da dlPFC esquerda para uma tarefa e paradigma muito semelhantes. As coordenadas para o dmPFC foram definidas com base no estudo10 de Izuma e colegas [MNI: 2, 48, 36].
Para todos os blocos de estimulação, o rTMS online de 20 Hz foi aplicado por 1000 ms desde o início do estímulo. Cada bloco de estimulação contém 12 pares de estímulos e possui cerca de 2 minutos de intervalos de bloco para alterar a posição da bobina de estimulação e proporcionar um período seguro, conforme as diretrizes de segurança deestimulação 37,38. Além disso, se a tarefa de Primeira Avaliação não tivesse restrição de tempo, a tarefa de Segunda Avaliação tinha algumas limitações de tempo, e cada teste durava de 11 a 13 segundos. Primeiramente, um estímulo foi apresentado apenas por 1 segundo com rTMS aplicado simultaneamente durante todo o segundo para cobrir todos os pontos de partida sugeridos para a ativação do dlPFC e dmPFC. Os participantes tinham 4 segundos para avaliar a imagem usando a mesma escala de Likert de8 pontos, 33 (desde o início do estímulo, mais 3 segundos depois disso). Em seguida, o cruzamento de fixação foi apresentado com tremor por 7 a 9 segundos para impedir que os participantes se acostumassem com o momento de início do estímulo e também para proporcionar um intervalo seguro entre osensaios 37,38. Após completar cada um dos blocos de estimulação, os participantes responderam a um questionário sobre o quão confortável a estimulação foi durante esse bloco.
Após concluir a tarefa da Segunda Avaliação, os participantes também completam a tarefa de memória inesperada, tentando recuperar da memória se escolheram ou rejeitaram as mesmas imagens durante a tarefa de Escolha (testes computacionais não são incluídos porque não refletem a escolha dos participantes). Eles também completam o questionárioPANAS 39, a Escala de Preferênciapor Consistência 40 e uma breve entrevista pós-experimental para garantir que os participantes não percebam a manipulação de sua escolha durante os testes de troca da tarefa de Escolha.
A tarefa empregada neste estudo foi especificamente projetada para provocar dissonância cognitiva ao exigir que os participantes façam escolhas entre opções igualmente preferidas, um cenário que desencadeia inconsistência em preferências e atitudes, uma característica marcante da dissonânciacognitiva 10. A tarefa envolve a tarefa de escolha e a segunda tarefa de avaliação, que permite desemaranhar entre hipóteses do timing da dissonância cognitiva: se ela já acontece durante a escolha ou ao enfrentar as mesmas alternativas novamente. Essa tarefa ativa os córtices pré-frontais dorsolateral e dorsomedial, regiões implicadas na tomada de decisão e na resolução da dissonância. Ao empregar rTMS online, este estudo não apenas reduz essas áreas, provocando o efeito duradouro em todas as tarefas, mas também mira precisamente a atividade neural associada à reavaliação das opções (segunda tarefa de avaliação). Esse protocolo, juntamente com o paradigma escolhido da tarefa, é a combinação mais eficiente, permitindo que estudos adicionais comparem o impacto da estimulação durante a escolha entre opções e a segunda tarefa de avaliação, identificando a dinâmica temporal do mecanismo de mudança de preferência. A especificidade desse desenho experimental, aliada à precisão temporal do rTMS online, oferece uma metodologia única e poderosa para dissecar os fundamentos neurais e as características temporais da dissonância cognitiva na tomada de decisão.