Wiederholte transkranielle Magnetstimulation vorbereitetes selbstkontrolliertes Üben zur Verbesserung der motorischen Lernfähigkeit

Kurzzusammenfassung

Diese Studie zielt darauf ab, die additiven Effekte der Kombination von selbstkontrollierter Übung mit vorbereitender wiederholter transkranieller Magnetstimulation (rTMS) auf die Steigerung der Motivation und die Leistungsfähigkeit im Bereich der motorischen Lernleistung bei gesunden jungen Erwachsenen zu untersuchen. Gemäß der Theorie "Optimizing Performance Through Intrinsic Motivation and Attention for Learning" (OPTIMAL) haben zahlreiche Studien gezeigt, dass das Bereitstellen von Autonomie für Lernende während der Übung intrinsische Motivation und motorische Lernleistung fördern kann. Allerdings könnte selbstkontrollierte Übung alleine begrenzte Effekte haben, und weitere Interventionen könnten erforderlich sein, um die Lernergebnisse zu verstärken. In den letzten Jahren haben nichtinvasive Gehirnstimulationstechniken - insbesondere die Anwendung von hochfrequenten (facilitierenden) rTMS auf die dorsolaterale präfrontale Kortex (DLPFC) - gezeigt, dass durch die Stärkung der Verbindung zwischen DLPFC- und Mittelhirndopaminbahn Motivationsantrieb und explizite Lernleistung verbessert werden können. Zum Beispiel kann eine 10-Hz-hochfrequente Stimulation die Genauigkeit und Motivation der Lernenden erheblich verbessern. Interessanterweise haben mehrere Studien zu sequenzieller Lernleistung festgestellt, dass niedrigfrequente (inhibierende) rTMS, wenn sie als vorbereitende Intervention verwendet werden, stattdessen implizites prozedurales Lernen fördern können. Dieser Effekt könnte darauf zurückzuführen sein, dass die Hemmung des lateralen präfrontalen Kortex seine von oben nach unten gerichtete Hemmung der impliziten Lernsysteme reduziert, wodurch das prozedurale Lernpotential freigesetzt wird. Basierend auf der Theorie der Metaplastizität kann eine vorab angewendete facilitierende oder inhibierende Stimulation den Schwellenwert der synaptischen Plastizität verändern und somit die nachfolgenden Lernergebnisse beeinflussen. Daher wurde in dieser Studie eine vorbereitende DLPFC-Behandlung mit facilitierender und inhibitorischer Stimulation entworfen und mit selbstkontrollierter Übung kombiniert, um systematisch die Interaktion zwischen verschiedenen Stimulationsschemata auf Motivation und motorische Lernleistung zu untersuchen. Diese querschnittige Studie plant, 72 gesunde Teilnehmer im Alter von 20 Jahren und älter zu rekrutieren, die zufällig in eine von sechs Gruppen eingeteilt werden: (1) facilitierende rTMS + selbstkontrollierte Übung, (2) facilitierende rTMS + yoked control, (3) inhibitorische rTMS + selbstkontrollierte Übung, (4) inhibitorische rTMS + yoked control, (5) sham rTMS + selbstkontrollierte Übung und (6) sham rTMS + yoked control. Die Studie wird über sieben Tage dauern. Am Tag 1 werden die Teilnehmer Basistests durchführen, gefolgt von einer facilitierenden rTMS, inhibitorischen rTMS oder sham-Stimulation über die DLPFC. Unmittelbar danach werden sie eine Trajektorientracking-Lernaufgabe (Steuerung eines Joysticks, um ein Sinuskurvenmuster nachzustellen) durchführen. Nach der Übung werden die Teilnehmer eine Motivationsbewertung durchführen. Während der Trajektorientracking-Aufgabe kann die selbstkontrollierte Gruppe wählen, wann sie Feedback erhält, um ihre Lernleistung anzupassen, während die yoked control-Gruppe zu Zeitpunkten Feedback erhält, die mit ihrem Paar übereinstimmen. Am Tag 2 werden die Teilnehmer wieder die zugewiesene rTMS (facilitierend, inhibitorisch oder sham) erhalten, die Trajektorientracking-Aufgabe durchführen und eine Motivationsbewertung durchführen. Nach einer fünfminütigen Pause werden sie Retentions- und Transfertests durchführen, gefolgt von der Messung der kortikalen Erregbarkeit durch TMS. Am Tag 7 kehren die Teilnehmer in das Labor zurück, um einen weiteren Retentions- und Transfertest durchzuführen, sowie die kortikale Erregbarkeit durch TMS zu messen. Die primären verhaltensbezogenen Ergebnisse sind die quadrierte mittlere Fehlerabweichung (RMSE) und die Fehlerabschätzung (EE) in der Trajektorientracking-Aufgabe. Die Motivation wird mit dem Intrinsic Motivation Inventory (IMI) bewertet. Da es keine vorherigen Studien gibt, die eine Kombination von DLPFC-rTMS-Vorbereitung mit Übungsautonomie untersucht haben, werden die Ergebnisse dieses experimentellen Designs neue Einblicke und Referenzen für die Steigerung der motorischen Lernfähigkeit bei gesunden Erwachsenen liefern.