גירוי מגנטי Transcranial לחקירת קשרים סיבתיים מוח התנהגותי וכמובן זמנם

מאמר זה מציג פרוטוקול להערכה סיבתי ומעורבות זמנית של אזורים במוח בתהליכים קוגניטיביים באמצעות TMS באינטרנט. דיון זה מדגיש ראשון שלבים הקריטיים ליצירת פרוטוקול TMS מוצלח ולאחר מכן מגבלות שצריכות להילקח בחשבון בעת ​​תכנון ניסוי TMS.

בגלל שיש לי פרוטוקולי TMS מספר רב של פרמטרים חופשיים, כדי להבטיח את הפרמטרים גירוי אופטימליים הוא שלב קריטי בהכנת ניסוי TMS. בדרך כלל, זו מושגת באמצעות בדיקת פיילוט נרחבת על מנת לקבוע את תדירות הגירוי, משך, עוצמה, מרווח בין משפט, וכיוון סליל דרוש כדי לייצר אפקטים חזקים. כדי ליצור "נגע וירטואלי" יעיל התדירות חייבת לגרום להשפעה חזקה שמכסה את חלון זמן גדול מספיק כדי להקיף את התהליך קוגניטיבי של עניין. כתוצאה מכך, גם תדירות ומשך זמן משתנים על פני לימודים. באופן דומה, ו#8220; עוצמת גירוי נכון "היא אחד שמבטיח השדה המגנטי משפיע על עיבוד עצבי באזור במוח היעד וכאן שהגורם העיקרי הוא המרחק מהסליל לאתר הגירוי ^51. מחקרים רבים לזהות את עוצמת הגירוי דרוש כדי לייצר תגובה מוטורית כשמגרים את היד באזור של קליפת המוח מוטורי הראשונית ולהשתמש בזה כדי לנרמל את עוצמת פני משתתפי ^52,53-55. צעד זה, עם זאת, אינו מדד אמין של העצמה האופטימלית לאזורים שאינם מנוע ^42,51,56. אפשרות נוספת היא להשתמש באותה העצמה לכל המשתתפים. העצמה שנבחרה צריכה להיות יעילה בכל נושאי הטייס לאחר ניסויים עם מגוון של עוצמות גירוי. בנוסף, הנטייה הסליל היא פרמטר חשוב שדורש שיקול. הנטייה הסליל הספציפית משפיעה על ההתפלגות של השדה החשמלי המושרה באוכלוסייה העצבית מגורה ולכן עשוי להשפיע Behavior. באופן כללי, פרוטוקולים שפורסמו יכולים לספק נקודת התחלה כי הוא שונה איטרטיבי במהלך בדיקת טייס כדי שיתאימו לניסוי הספציפי. לעתים קרובות, עם זאת, מידע על בדיקות טייס זה הושמט מכתב היד הסופי, שבו יש השפעה המצערת של מסתתר כמה היבטים מרכזיים של תהליך תכנון הפרוטוקול.

בחירת הליך לוקליזציה היא גם חיונית כדי להבטיח גירוי שהוא מנוהל לאתר האופטימלי. למרות שמחקרים רבים מקומיים בהצלחה אתרי גירוי תוך שימוש בשיטות המבוססת על האנטומיה כי יעד מיקום יחיד על פני משתתפים בודדים ^57,58, התאמה אישית של אתר גירוי לכל נושא מפחית בנפרד בין-נושא שונות בתוצאות התנהגותיות מניב שיטה יעילה יותר ^{ביום 31.} כאן הצגנו הליך לוקליזציה פונקציונלי מבוססת TMS המציע יתרונות על פני לוקליזציה מבוססת fMRI. באופן ספציפי, זה ימנע את הבעיה של הטיות שונות מרחבית להיותtween-fMRI (כלומר, ורידי ניקוז ⁵⁹⁾ וTMS (כלומר, הנטייה של אקסונים בתוך השדה המגנטי ^6,60) שעלול לגרום לאותה תגובה העצבית שעברה לוקליזציה למקומות שונים. בנוסף, הוא ידוע היטב כי המיקום הספציפי של "פסגות" בהפעלת fMRI יכול להשתנות במידה ניכרת, מה שהופך אותם לא אופטימלי כמו TMS מטרות ^55,61. אף על פי כן, מגוון רחב של נהלי לוקליזציה שונים באופן מובהק יעיל, ולכן הבחירה הספציפית היא פחות חשובה כי הבטחה כי לפי השיטה משמש מספקת אפקטים אמינים, לשחזור.

למרות נתוני הניסוי שהוצגו כאן בשימוש זמני תגובה כמדד התלוי, יש הרבה אפשרויות זמינות אחרות. לדוגמא, חלק ממחקרים להשתמש דיוק במקום ^9,12,62. במקרים אלה, ביצועים נורמלים בלי TMS כבר הוא מתחת לרמות תקרה כך ההפרעה הנגרמת על ידי הגירוי באו לידי ביטוי בציוני הדיוק.מחקרים אחרים מדדו את ההשפעות של גירוי בתנועות עיניים ^63,64. ניסויי מדעי המוח הקוגניטיביים ביותר עם ​​TMS, לעומת זאת, השתמשו בזמני תגובה כאמצעי התלוי ^13,48,65,66. בדרך כלל, תופעות הן בסדר הגודל של עשרות אלפיות שני, או בערך שינוי 10% בזמני תגובה ^67. לא משנה מה מידת תלות משמשת צריך להיות חזק ועקבי, כך שניתן לראות שינויים קטנים יחסית בקלות.

כמו כל טכניקה ניסיונית, יש TMS מגבלות חשובות שצריכים להילקח בחשבון בעת ​​הבחירה במתודולוגיה זו. אלה הנפוצים ביותר הם: i) ברזולוציה מרחבית של TMS, ii) את ההשפעות שאינן ספציפיות הקשורים לגירוי, וג) היבטי בטיחות של המתודולוגיה. ראשית, יש TMS עומק מוגבל של גירוי, כי השדה המגנטי מפחית בעוצמה עוד יותר רחוק זה מהסליל. כתוצאה מכך, זה הוא יעיל ביותר בגירוי אזורים במוח ליד הקרקפת (~ 2 – 3 ס"מ) ^68,69 </sup> ואינו יעיל בהמרצת מבנים מוחיים עמוקים. כתוצאה מכך, האזורים היחידים נגישים ישירות לTMS מוגבלים למעטפת של קליפת המוח, אם כי סלילים בצורה שונים מפותחים כדי להגיע לאזורים עמוקים יותר כגון הגרעינים הבזליים ^69. TMS יש גם ברזולוציה מרחבית של כ 0.5-1 סנטימטר ^47,70-72. לכן, השיטה אינה יכולה לשמש כדי לחקור את התרומות פונקציונליות ממבנים מרחביים פרטניות כגון עמודות בקליפת המוח.

מגבלה שנייה של TMS היא שגירוי מציג תופעות לוואי חושיות במקביל כתוצאה מהשדה המגנטי המשתנה במהירות. בעיקר, כל פולס מגנטי מלווה בקליק שמיעה ותחושה קשה. לכן TMS עלול להיות בלתי הולם לניסויים שמיעתיים או החושית מסוימים שבם תופעות לוואי אלה עלולות להפריע לביצוע משימה. שים לב, עם זאת, כי TMS באינטרנט נוצל בעבר בהצלחה בכמה ניסויים שמיעתיים ^73,74 </sעד> ולכן הוא אפשרי לפחות בחלק ממשימות. שיקול נוסף הוא שעוצמת ההשפעה החושית שונה במיקומים ראש. לדוגמא, גירוי שניתן למיקום קרוב לאוזן יישמע בקול רם יותר מאשר במקומות רחוק יותר. באופן דומה יותר מקומות הגחון על הראש לייצר התכווצות שרירים גדולה יותר מאשר באזורי גב ^75,76. בגלל הבדלים באתרים אלו יכולים לגרום לבלבול ניסיוני, חשוב להשתמש גם באתר שליטה עם תופעות לוואי דומות לאתר הראשי כגון homologues הנגדי ⁷⁷ או כוללים בקרת תנאים / משימות שאינם מתחברות לתהליך של עניין ^{24,62 , 73,78,79.}

לבסוף, שיקולי בטיחות חייבים תמיד להילקח בחשבון בעת תכנון ניסויי TMS כפי שהוא עלול לגרום להתעלפות והתקפים ^27. כדי למזער את הסיכון, הנחיות מקובלות בעולם לעוצמת גירוי, תדירות ומשך exists, כמו גם למספר הכולל של קטניות והמרווחים בין משפט ^27,28. פרוטוקולים שלהישאר במסגרת ההנחיות אלה הם האמינו להיות בטוחים למשתתפי נוירולוגית תקינים. ראוי לציין, עם זאת, כי אלה עדיין לא הושלמו, וכי פרוטוקולי TMS לעתים קרובות רומן הם הציגו שגם להוכיח בטוחים. באופן כללי, הראיות מצביעות על כך שכאשר הנחיות שפורסמו הן אחריו, TMS הוא הליך בטוח ללא תופעות לוואי מסוכנות. אחת תוצאות של מגבלות אלה, עם זאת, היא שפרוטוקולים התנהגותיות לעתים קרובות צריכים להיות מותאמים לפני שניתן יהיה להשתמש בו עם TMS. יש לכך השלכות לכמה היבטים של העיצוב, כולל האורך של הניסוי, מספר הניסויים, מספר תנאים ובאתרי גירוי שיכול להיבדק. חלק ממגבלות אלה ניתן להתגבר על ידי פיצול הניסוי לפגישות נפרדות כגון בדיקת אתרי גירוי שונים בימים שונים. במקרים אלה, חשוב כדי להבטיח שלוקליזציהובדיקה של אתר נעשית באותה הפגישה. זה ממזער את השונות ניסוייות על ידי למקסם את הדיוק של המיקוד. כאשר מחליטים אם להשתמש פגישת בדיקות אחד או יותר, המגבלה הבסיסית היא בטיחותו של המשתתף – באופן ספציפי, את הכמות של גירוי כי הוא בטוח בפגישה אחת. הגירוי הכולל כרוך בהכרה, בפועל, לוקליזציה (אם באמצעות TMS), ובדיקות, באופן פוטנציאלי על פני אתרים מרובים, וביקורתי תלוי במספר ניסויים לכל מצב. איפה נתון זה עולה הנחיות לפגישה אחת, יש צורך לשבור את הניסוי לפגישות מרובות, שנערך על מינימום של 24 שעות זה מזה. אין כללים קשים ומהירים לגבי המספר המינימאלי של ניסויים נחוצים לניסויי TMS, אבל כמו כל ניסוי, אלה יכולים להיות מחושבים באמצעות חישובי כוח סטנדרטיים המבוססים על גודל ההשפעה, שונות, ברמת α (בדרך כלל 0.05) ורצוי רגישות. הערכות לעתים קרובות סבירות שלגודל האפקט והשונות זמינים כתוצאה מבדיקת הפיילוט המקיפה שנעשתה כדי לייעל את פרוטוקול הניסוי.

לסיכום, TMS הפך לכלי חשוב עם יישומים רחבים למדעי המוח הקוגניטיביים. מאמר זה מספק פרוטוקול בסיסי לTMS באינטרנט בשיתוף עם משימה התנהגותית לחקר יחסי מוח התנהגותי סיבתי גם במצב "נגע וירטואלי" וגם כלי מדודות לחקר הדינמיקה הזמנית של עיבוד מידע עצבי לאזור הספציפי.