Summary
经颅磁刺激（TMS）和低频TMS（lfTMS）已被证明是脑学文献的主要贡献者。在这里，我们重点介绍使用TMS研究自我欺骗的皮质相关性的方法。
Abstract
神经影像学通常被认为是一门需要资源的学科。虽然在某些情况下确实如此，但资源有限的机构历来对神经科学领域做出了重大贡献，包括神经影像学。在自我欺骗的研究中，我们已经成功地利用单脉冲TMS来确定大脑与能力的相关性，包括过度使用和自我增强。即使不使用神经导航，这里提供的方法也能带来成功的结果。例如，人们发现自我欺骗反应的减少会导致情感的减少。这些方法提供可靠和有效的数据，这些方法提供了否则无法获得的研究机会。通过使用这些方法，神经科学领域的整体知识库得到了扩展，为诸如我们机构（蒙特克莱尔州立大学是西班牙裔服务研究所）的学生提供研究机会，这些学生经常被剥夺了这样的研究经验。
Introduction
在资源有限的研究机构（通常称为“教学大学”）中，研究大脑行为相关性存在许多挑战。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一小部分高等教育机构完成的。在审查超过4，400个高等教育学位授予机构时，排名前115位的大学/研究所执行并发表了所有研究的75%1。在美国，有131所研究1（R1：大学在研究排名方面可以达到的最高地位水平）大学获得大部分联邦资金。
这种头重脚轻的资金差距限制了许多主要研究人员和学生的研究选择;例如，只有1.9%的R1大学是西班牙裔服务机构。此外，非R1机构在研究空间，授予的赠款和可用于研究的时间方面受到限制，这些学校通常没有医学院的从属关系2。鉴于这些障碍，我们提供了成功允许在资源有限的环境中研究欺骗中的大脑行为关系的方法。虽然这些方法适用于任何机构，但我们相信那些在规模较小/教学密集的大学的人将从这些方法中获得最大的好处。
我们的实验室主要关注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潜在皮质区域的因果关系，这些数据有助于确认相关的神经影像学方法和实验患者试验3，4，5。
为了研究因果神经影像学技术的自欺欺人，已经采用了许多创新方法，主要是单脉冲经颅磁刺激（TMS）和重复TMS（rTMS6;图 1）。虽然tDCS（经颅直接皮质刺激）已成功采用7 ，并且可以修改以复制此处介绍的方法，程序和结果，但TMS的灵活性仍然使其成为自我欺骗神经调节的最佳选择。在其最常见的实现中，研究人员抑制，兴奋，破坏或测量皮质兴奋性（此处未涉及，但见参考文献8）。
内侧前额叶皮层（MPFC）似乎与自我欺骗反应有关9.鉴于皮质中线结构（CMS）在一般10中的自我意识方面的作用，自我欺骗与MPFC活性相关也就不足为奇了。为了根据额叶区域确定因果关系，依靠TMS来产生“虚拟病变”，同时测量自我欺骗的发作11。测量自我欺骗 是通过 两种主要方法实现的：自我增强和过度使用6。
我们发现，MPFC的破坏导致自我欺骗的减少6，8，11，12，13。此外，我们发现这种减少（即降低自我欺骗）与一个人的影响减少有关（即消极情绪增加，积极情绪减少）。
由于没有使用神经导航/单个MRI（由于费用，大多数实验室没有这些资源），因此可能会对TMS靶向的定位和准确性提出担忧。我们通过偶尔进行基准程序来弥补这一点，其中将造影剂靶标（例如，维生素E片剂）放在盖子上，然后/在结构MRI11，12中扫描参与者。这些方法已经证实了这里概述的方法的准确性，我们将MPFC的内侧方面定位在BA 10/9的边界，该边界位于内侧额叶回（0，~40，~30）上方。
显然，可以使用其他方法（例如神经导航）获得更高的空间分辨率，但是，这些方法并非没有缺点，包括参与者辍学，参与者排除，实验持续时间增加，额外的培训和筛选，增加的费用以及参与者的多次现场访问。因此，在许多情况下，这里介绍的方法为神经导航提供了极好的替代方案。
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Protocol
这里介绍的研究得到了蒙特克莱尔州立大学机构审查委员会（IRB）委员会的批准。所有参与者均在APA的道德准则范围内接受治疗。
1. 参与者
- 首先，获得IRB委员会对协议的审查批准（参见非研究1机构的讨论）。建议咨询有经验的研究人员。从其他研究人员那里获得筛查（补充文件1）和副作用（补充文件2）表格等表格 - 它们很容易在整个TMS社区中共享。注意：出于本实验的目的，表格是从Simone Rossi获得的。
- 培训所有研究人员同意并告知参与者所有风险，副作用和潜在不良事件。如有必要，如果需要进一步的知识，首席研究员（PI）将参加TMS课程。在运行参与者之前，请确保PI对协议进行试点测试，包括同意和汇报。
- 通过校园周围的传单招募参与者。亲自筛选参与者;初次接触不需要亲自接触。确保传单仅笼统地描述薪酬和风险，包括任何特殊情况（例如COVID）。
- 确保参与者大声朗读同意书，包括具体问题，包括：您是____PI______的在读学生吗？你有：癫痫史，癫痫家族史吗？你有癫痫发作史吗？您是否有以下任何中风，颅脑金属植入物，结构性脑损伤，植入装置，起搏器，药物泵，人工耳蜗植入物，植入脑刺激器，金属工人？您是否有头部外伤伴意识丧失的病史？你有很高的怀孕可能性吗？您未满18岁吗？您年满 65 岁吗？
- 原谅任何参与者肯定研究中的任何问题。
- 在注册之前，请确保管理筛查清单。
- 向所有参与者支付25美元，以符合蒙特克莱尔州立大学机构审查委员会和美国心理学会的指导方针进行治疗。
- 在适合机构的参数内交付所有 TMS（请参阅讨论）。
- 参与者的安全和舒适至关重要，因此在前进的所有时间点，都要通过口头和视觉方式密切询问和监控参与者。紧张可能是常态，在某些情况下会导致更困难的结果，这是受到监控的。
2. TMS设备处理
- 使用单脉冲TMS设备进行所有刺激。通过PI手动同时按下手脚开关来触发设备。使用刺激器的最大刺激速率（即0.75 Hz）。
- 在整个实验过程中使用70毫米的八字形线圈。确保线圈在实验过程中永远不会达到危险/关断温度。备用线圈已准备就绪，以防需要更换。
- 使用笔记本电脑呈现所有刺激。打开软件（例如，Testable）并登录到帐户。点击相应的实验。
- 使用信用卡缩放监视器。输入人口统计信息。在测试每个参与者之前和之后清洁/消毒笔记本电脑。
- 使用目视检查（5/10 诱发的引诱拐肌 Pollicis Brevis）或 通过 EMG（肌电图）确定运动阈值。
- 使用泳帽保留标记。使用标准线圈支架进行训练和演示，不用于主动刺激。
- 使用布料卷尺从10/20系统中获取CZ和OZ的坐标，并从先前关于超额回收10的研究中取出MPFC。要确定MPFC，取1/3的鼻腔到离子的距离，MPFC位于该位置前方1.5厘米处。这将集中在BA 10/9（内侧额回）。
- PI可自行决定使用基准方法确认测量结果，其中维生素E片剂粘附在线圈位置的盖子上，这将在标准MRI中轻松形成对比。由于成本的原因，此选项受到限制。
3. 新冠肺炎疫情 - 19
- 由于COVID-19，请包括以下协议14。在同意书中，添加免责声明：“作为本研究的参与者，您将花时间在研究人员附近的室内空间。这对感染COVID-19构成了重大的额外风险。我们正在采取以下预防措施来保护您的安全，例如：只有PI才会在参与者的6英尺范围内;附近只允许一名助手，但他们必须保持社交距离;参与者必须佩戴两个口罩;PI必须戴两个口罩，手套和一个面罩;助理必须佩戴口罩和面罩;所有接触设备都经过消毒。
- 在正常实验室外的大厅/大厅进行所有实验，因为通风显着增加。所有设备都是可消毒和便携式的。
- 一旦COVID-19协议放松，请使用正常程序。
4. 电机阈值
- 沿着鼻子/墨水线标记游泳帽，并使用魔术标记拍摄的中点。测量耳前穴位，并取这些中点。从这里开始，绘制 10/20 坐标（见 2.6）。
- 使用右半球耳前线，然后向下33%（在腹侧方向），并开始使用TMS线圈寻找Brevis外展肌（APB）的最佳位置。使用线圈触发器，脚踏开关卸下TMS机器，并断开安全。
- 将 TMS 线圈定位为 45°，以便进行所有搜索和 TMS 交付。
- 使用机器前部的刻度盘，以机器总输出的 30% 开始刺激输出，并使用拨盘以 2% 的增量提高，直到注意到移动。在这里，随着刺激强度的增加，也要移动位置。线圈运动和刺激强度之间有细致的相互作用。
- 找到最佳位置（即提供最大APB响应的站点）后，确定MT。
- 在开始机器翻译测定之前，在盖子上标记线圈尖端部位，以便准确放置。使用魔术标记将线圈的整个前部描摹到泳帽。
- 对于目视检查方法，使用大约20个脉冲（改变机器强度）来查找导致5/10（50%）APB响应的刺激水平。表盘应升高和降低，以应对手指运动的增加或减少。从机器强度的 20% 开始，然后进行锻炼。获得5/10响应后，通过记录机器显示的强度来记录个人的MT。
- 对于（首选）MEP方法，将一次性电极放在APB和拇指肌腱上以及地面（通常在手腕后部周围），并且必须在记录单元上观察阳性MEP，而不是使用目视检查。
- 将正MEP响应定义为峰峰值幅度≥50 μV的MEP。
- 与目视检查类似，刺激直到观察到5/10的阳性MEP。欧洲议会议员应大于50 μV。如果50%的欧洲议会议员高于（50%低于50%），则机器翻译已被确定。
- 建立后，将TMS机器设置为适当的刺激水平。90%的电机阈值是有效主动TMS和安全性之间的理想平衡。不要超过机器总产量的45%。有时一个人的MT是机器总产量的60%，但这很少见。
5. 有源单脉冲 TMS
- 随机选择所有站点的顺序（例如，SMA，PZ，MPFC或Sham over CZ; 图 5）。
- 将线圈放在活动站点上并启动演示软件（例如，可测试（见下文））。刺激应自动进行，并与刺激同步进行。
- 始终有一个备用线圈，以防过热。
6. 介绍
- 使用演示软件（例如，Testable）收集所有行为数据 该软件易于配置，脚本简单。
注意：创建三个单独的块 - 每个大脑条件一个。首先使用Testable的自动选择例程选择要收集的人口统计数据。然后将真词和假字放入脚本软件中。选择单词的大小和持续时间，以及刺激词在屏幕上的位置。 - 编写脚本后，首先收集人口统计数据并执行屏幕校准。这是将滑块与信用卡匹配完成的。在计算机上执行所有实验。所有响应均在内置键盘和传感器垫上进行。
- 进行两次练习试验并引入模拟量表。所有参与者都可以轻松适应设备。指示是口头给出的，参与者被告知要评估他们对这个词的了解程度。
- 如果这个词对他们来说很熟悉（例如“办公桌”），则应给予其很高的评价。
- 如果他们“有点”知道这个词，他们就会给出一个中等的评级（比如“叶绿素”）。
- 如果他们不熟悉，他们会分配一个较低的评级（例如“5HTTlpr”）。总共应使用144个单词（每个大脑部位36个）。
- 参与者有无限的时间来回应。在模拟量表上的响应之后，呈现下一个单词。
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Representative Results
图2来自Taylor-Lilquist等人14，涉及四个大脑部位：MPFC，SMA，PZ和Sham位点。这些站点被用来确定超额回收的相关性。过度使用是参与者表示他们知道一个单词，而实际上它不是一个单词。12名参与者在社会和非社会环境中进行了测试。社会环境代表了要么知道一个词（高社会压力;n=6）要么不知道一个词（低社会压力;n=6）的压力。社会压力是一系列口头提示，表明每个人都知道这些词并且它们很容易（高社会压力），或者它们的话很难，大多数人都不认识它们（低社会压力）。
当TMS被交付给MPFC时，参与者在社会状况下不太可能过度索赔（p < .05）。也就是说，在社会压力条件下的过度使用比任何其他条件（在MPFC TMS之后）受到的破坏要大得多。这可以在 图2 中看到，其中参与者在MPFC /社会状况中的欺骗性要小得多（即更诚实）。当MPFC受到抑制时，过度使用就会下降，社会压力的影响也会下降。由于社会认知和过度使用被认为是MPFC属性，这并不奇怪。
这些数据与先前的研究表明，MPFC中断导致更诚实的响应12，13一致。
图1：已经采用了两种不同的TMS方法来破坏自我欺骗。 单脉冲技术是定时的，以便脉冲与刺激一起传递，以在任务完成时破坏自我欺骗。lfTMS和rTMS在任务之前都会调节大脑，从而可能改变自我欺骗。所有技术都改变了大脑部位，并提供许多控制，包括假TMS。 请点击此处查看此图的大图。
图 2：可以使用 TMS 调节自欺欺人。 参与者（n = 12）被给予社会压力，要求他们在一种情况下知道单词，而在另一种情况下没有社会压力。社会压力是一系列口头提示，表明每个人都知道这些词并且它们很容易（高社会压力;n = 6），或者它们的话很难并且大多数人都不认识它们（低社会压力;n = 6）。呈现了均值和 SE。由于社会认知是一种MPFC功能，我们认为以抑制方式递送的TMS将减少过度使用（也是MPFC功能）。据认为，情况确实如此。 请点击此处查看此图的大图。
补充文件1：尽管我们的知情同意书解决了这些问题，但我们建议使用单独的筛选表格。 知情同意书和筛查清单均以口头方式进行。这允许我们和参与者提出后续问题并澄清任何混淆。此处提供的表格是IRB批准的。 请点击此处下载此文件。
补充文件2：可以通过这种或类似的形式实现跟踪副作用。 头痛虽然罕见，但并非看不见。此表单是标准用途的 TMS 表单，尚未针对实验用途进行修改。记录 TMS 之前和之后（整个会话，而不是每个区块）的响应。 请点击此处下载此文件。
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Discussion
这里概述的协议（及其变体）已在蒙特克莱尔州立大学的50多项研究中使用。整个设置可以以低于15，000美元（美国）的价格创建。此外，我们发现我们的坐标与使用基准程序的底层大脑结构非常匹配。
经常使用此方法的变体。例如，控制条件可以包括刺激不同的大脑区域，应用TMS不同的时间（即，在应该没有效果的时间应用TMS），使用假线圈，使用不同水平的机器总输出等。在较小的教学/非教学机构中，安全问题可能会有所不同，因为医务人员不容易获得。任何进行神经调节的研究或研究都必须符合安全协议。执行单脉冲TMS比rTMS更安全，但仍存在重大风险。我们在蒙特克莱尔州立大学执行TMS和lfTMS已有20年，没有发生重大事故，坚持已发布的安全指南16，17，18。
在非R1机构建立TMS和lfTMS可能需要教育一个人的机构审查委员会（IRB），并对大型机构可能不存在的问题持开放态度。这种安排允许在中立专家、首席研究员（PI）和IRB主席之间来回提问和回答。建立了许多重要的先例，这些先例可能是非R1机构所独有的。首先，经颅磁刺激（TMS和lfTMS）将仅由PI进行。博士后、研究生、本科生在实验期间不得使用TMS。其次，IRB主席以平衡诱惑和公平补偿的方式设定了付款（每届会议25美元）。此外，运动阈值（MT）被确定为根据强度设置所有刺激的方式，这 可以通过目视 检查或测量的运动诱发电位（MEP）来完成。此外，我们同意，除非另有说明，否则主动TMS将以90%的MT交付。这个数字（更高）的例外特别是在收集欧洲议会议员进行假设检验9时。最后，我们同意将部分或全部向参与者宣读同意书，以便他们完全理解协议，而不是在没有完全理解TMS的情况下“只是签署表格”。许多参与者在英语方面遇到挑战，他们通常喜欢在阅读时向他们解释和阅读同意书。
我们的程序在安全性方面非常保守。我们遵循的一个原则是将TMS视为rTMS。在我们的同意下，我们使用以下语言：
与TMS相关的风险包括癫痫发作，头痛，颈部疼痛，听力损失或中断，可能的短期记忆丧失，以及可能的长期，未知的影响。TMS最严重的已知风险是产生抽搐（癫痫发作）。当一系列脉冲以高功率给出并且当串联非常接近时，TMS会产生抽搐。本研究遵循已发表的TMS使用安全指南，旨在避免TMS惊厥的已知危险因素。虽然意外癫痫发作的频率为<0.1%，但仍有一些因素可能会增加TMS引发癫痫发作的风险，例如癫痫发作家族史或既往神经系统疾病。癫痫患者不能参加这项研究。此外，如果您有头部创伤史或植入金属物体，则不能参加本研究。如果您怀孕了，您可能不会参加这项研究。TMS最常报告的副作用是头痛。也可能出现颈部疼痛。如果发生头痛或颈部疼痛，通常很容易用止痛药治疗。人们也可能在握住线圈的地方感到头部有些不适。这是由于头皮肌肉的收缩。刺激期间产生的咔嗒声可能会暂时影响听力。耳塞已被证明可以降低这种风险，因此，在TMS期间，您将被要求佩戴耳塞。
由于TMS现在是一种常用技术，因此找到顾问和样本IRB /安全表格应该涉及最少的工作量。截至2021年3月21日，在PubMed中搜索“TMS或rTMS”，获得24，435次引用。
我们承认癫痫发作是主要风险，因此我们会多次查询癫痫发作，因为这些问题在同意书和筛查清单（补充文件1）中都有提出。筛查清单也是口服的。自蒙特克莱尔州立大学成立TMS以来，我们从未发生过癫痫发作事件，并且由于癫痫发作，我们最初招募的参与者中约有5%被拒绝了。为了说明这一点，我们估计20%的招募参与者因其他原因（例如，既往头部创伤伴意识丧失）而被拒绝。除了医学方面的考虑之外，实际的考虑在美国也是极其相关的。在新泽西州，法律要求医生向MVC（机动车辆委员会）报告反复发作的癫痫发作，患有癫痫发作的个人必须接受医疗审查，一旦吊销执照将在“最后一次癫痫发作”后6个月被暂停，并且“如果一个人有既定的病史或癫痫诊断，则被取消驾驶商用机动车辆的资格”（https://www.state.nj.us/mvc）。
如果采用更强的TMS强度，则可能会获得更大的功率和更稳健的结果。这可能是理想的，实际上在包括临床在内的许多环境中都需要这样做。例如，大多数实验室会在MT以上100%120%处进行刺激。此外，许多实验室采用神经导航来提高准确性17，18。如果可用且可以确保安全性，则这些被视为最佳实践。
优秀的神经科学研究可以在任何机构实现。通过实施这些程序，我们相信随着越来越多的机构可以为学术知识库做出贡献，研究将得到进一步发展。此外，通常代表性不足的学生将获得科学的机会。
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Disclosures
没有
Acknowledgments
LSAMP（Louis Stokes Alliance for Minority Participation）、Wehner和The Crawford Foundation、Kessler Foundation都感谢他们的支持。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 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 |
References
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