Konvenční tDCS nebo tDCS s vysokým rozlišením pro zlepšení implicitního učení motorických sekvencí u zdravých mladých dospělých?

STUDOVAT DESIGN

Vyšetřovatelé provedou jednoduše zaslepenou, falešně kontrolovanou, vyváženou studii. Pro sekvenčně specifický aspekt IMSL (primární výsledek) bude provedena smíšená faktoriální opakovaná měření ANOVA se „zařízením“ (2 úrovně: konvenční tDCS, HD tDCS) jako mezisubjektovým faktorem a „stimulací“ (2 úrovně: anodický, falešný), „bloky“ (2 úrovně: náhodný blok, průměr sousedních bloků) a „čas“ (3 úrovně: během, po 5 minutách, po 1 týdnu) jako faktory v rámci subjektů. Podobně pro obecné učení (sekundární výsledek) bude provedena smíšená faktoriální opakovaná měření ANOVA se „zařízením“ (2 úrovně: konvenční tDCS, HD tDCS) jako mezisubjektový faktor a „stimulace“ (2 úrovně: anodická, falešná) , "bloky" (7 úrovní: bloky 1-6, blok 8) a "čas" (3 úrovně: během, po 5 minutách, po 1 týdnu) jako faktory v rámci jednotlivých předmětů. Účastníci jsou náhodně přiřazeni buď do konvenční skupiny tDCS nebo do skupiny HD tDCS pomocí blokové randomizace. Všichni účastníci obdrží anodický (skutečný) i falešný (placebo) tDCS v náhodném pořadí. Vyvážení bude provedeno nezávislým vyšetřovatelem pomocí Microsoft Excel®.

STRATEGIE NÁBORU

Zdraví mladí dospělí se budou rekrutovat z Vrije Universiteit Brussel. Pro subjekty neexistují žádná omezení ani zákazy.

MATERIÁLY

Pro konvenční tDCS bude použit 1x1 stimulátor stejnosměrného proudu nízké intenzity (Soterix Medical Inc, New York, USA) ke generování a dodávání tDCS prostřednictvím dvojice identických čtvercových pryžových elektrod (velikost 35 cm2), umístěných v obdélníkovém fyziologickém roztoku. houby. Pro stimulaci M1 budou elektrody umístěny nad C3 nebo C4 podle mezinárodního systému elektroencefalogramů 10-20, odpovídajících M1 kontralaterální k provádějící ruce. Referenční elektroda bude umístěna na F1 nebo F2, ipsilaterálně k provádějící ruce.

Stimulace proudu se bude pomalu zvyšovat z 0 miliampérů (mA) na 2 mA za jednu minutu. Pro anodický stav tDCS bude tato intenzita udržována po dobu trvání úlohy SRT (přibližně 20 minut), což je v rámci bezpečnostních standardů pro tDCS založených na důkazech. Výsledkem bude proudová hustota 0,057 mA/cm2. U falešného tDCS stavu – který subjekt nezná – bude stimulace postupně snižována směrem k 0 mA ihned po jednominutovém náběhu. Během posledního bloku úlohy SRT bude toto postupné navyšování a zpomalování aktuální stimulace opakováno, aby se optimalizoval proces oslepování účastníků. Pro kontrolu zaslepení subjektů budou po poslední relaci subjekty dotázány, zda si byly vědomy stavu stimulace nebo ne. Přechodné vedlejší účinky budou inventarizovány experimentátorem během a dva týdny po protokolu tDCS a mohou zahrnovat mírný pocit svědění pod elektrodou, zarudnutí kůže pod elektrodou, bolest hlavy, nevolnost, únavu nebo nespavost.

Pro High Definition tDCS bude použit 4x1 vícekanálový stimulační adaptér (Soterix Medical Inc, New York, USA) k dodání HD tDCS přes M1. Připojením konvenčního zařízení tDCS (popsaného výše) k tomuto vícekanálovému stimulačnímu adaptéru je stejnosměrný proud dodáván podél konfigurace 4x1 HD tDCS, což umožňuje neuromodulaci omezenou na požadovanou oblast. Na rozdíl od relativně velkých houbových elektrod používaných v konvenčních montážích tDCS (obrázek 1A) je stimulace prostřednictvím HD tDCS dodávána pomocí jedné centrální gelové elektrody a čtyř vratných elektrod umístěných v plastových pouzdrech zapuštěných v EEG čepičce (obrázek 1B ). Nastavení zařízení bude provedeno podle rozsáhlého experimentálního protokolu poskytnutého Villamarem a kolegy (2013). Pro stimulaci levé M1, kontralaterálně k provádějící pravé ruce, bude anodická stimulace aplikována prostřednictvím centrální elektrody odpovídající C3 a držena na místě pomocí speciálně navržené syntetické čepice, která drží elektrody HD-tDCS na hlavě. Zpětné elektrody jsou umístěny na Cz, F3, T7 a P3 (mezinárodní systém elektroencefalogramu 10-20), viz obrázek 2. Pro pravou M1, kontralaterálně k provádějící levé ruce, bude centrální elektroda umístěna na C4 a zpětné elektrody na Cz, F4, T8 a P4. Stimulační (anodální) stejnosměrný proud se zvýší po dobu 60 sekund na intenzitu 2 mA a bude udržován po dobu trvání úlohy SRT (asi 20 minut).

K určení IMSL bude použita úloha Serial Reaction Time (SRT-task). Úloha SRT bude provedena na notebooku pomocí softwaru E-Prime® (Psychology Software Tools, Inc., Pittsburgh, Pennsylvania, USA). Účastníci budou požádáni, aby stiskli vodorovně zarovnané klávesy odezvy C, V, B, N standardní klávesnice Azerty pro cíl zcela vlevo, vlevo, vpravo, resp. Odpovědi budou dány ukazováčkem nejméně postižené ruky v případě osob s PD a dominantní rukou v případě zdravých kontrol. Pokud jsou obě ruce stejně postiženy u osob s PD, použije se i ruka dominantní. Tlačítka odezvy C, V, B a N budou jedinými viditelnými klávesami, všechny ostatní klávesy budou zakryty.

POSTUP

Experiment bude probíhat v laboratoři Vrije Universiteit Brussel (VUB) nebo v tiché místnosti u účastníka doma pod dohledem vyšetřovatele.

Po screeningovém sezení (T0), ve kterém budou shromážděny základní demografické charakteristiky (pohlaví, věk, dominantní ruka). Účastníci budou zařazeni do konvenční skupiny tDCS nebo do skupiny HD tDCS a budou viděni čtyřikrát (T1-T4) v průběhu minimálně pěti až maximálně jedenácti týdnů. Všechny čtyři sezení začnou cvičnou SRT-úlohou jednoho náhodného bloku 25 pokusů, po které bude následovat skutečný experimentální SRT-úkol osmi bloků po 72 pokusech s třicetisekundovou přestávkou mezi po sobě jdoucími bloky. V blocích 1 až 6 a v bloku 8 je pořadí cíle (tj. černá tečka) bude následovat opakující se sekvence. To účastník neví. Důvodem je, že reakční časy se budou zkracovat s opakováním sekvence v blocích 1-6 a 8, což znamená obecný tréninkový efekt (sekundární výsledná míra). Když se opakující se sekvence náhle změní na náhodnou sekvenci v bloku 7, reakční doba se zvýší v bloku 7 a ještě jednou se sníží v pravidelně seřazeném bloku 8, což znamená sekvenčně specifický efekt učení (primární výsledná míra). Aby bylo možné kontrolovat možné přenosové efekty, bude úloha SRT sledovat v každé stimulační podmínce jinou sekvenci (např. 132342134142 v T1-T2 a 243413241213 v T3-T4). Aby bylo zajištěno, že IMSL je nezávislá na konkrétní sekvenci, bude mezi účastníky vyváženo šest různých, strukturálně identických sekvencí o délce 12 prvků.

První intervenční sezení (T1) bude plánováno nejméně 1 týden po screeningovém sezení (T0) a bude sestávat z aktivního (anodálního) tDCS nebo falešného (placebo) tDCS podávaného během úlohy SRT. Pět minut po tDCS budou subjekty požádány, aby provedly krátkou, tříblokovou verzi úkolu SRT bez použití tDCS, aby se prozkoumaly potenciální krátkodobé konsolidační účinky: Bloky 1 a 3 ve stejném pravidelném pořadí jako dříve; Blok 2 po náhodné sekvenci.

Druhé sezení (T2) bude naplánováno o týden později. Během této týdenní relace po tDCS bude provedena stejná, plná verze úlohy SRT z jednoho týdne dříve, tentokrát bez aplikace tDCS, aby se určily potenciální dlouhodobé konsolidační účinky. Po T2 bude naplánováno vymývací období v délce alespoň tří týdnů pro kontrolu přenosových účinků mezi dvěma stimulačními podmínkami (aktivní/falešná tDCS). Dojde ke zkřížení a stejný postup s opačnou stimulační podmínkou se zopakuje během třetího (T3) intervenčního a čtvrtého (T4) kontrolního sezení. Polovina účastníků v každé skupině dostane aktivní tDCS během T1 a falešné tDCS během T3, zatímco druhá polovina účastníků dostane tyto stavy v obráceném a náhodném pořadí.

Stimulace proudu se během jedné minuty pomalu zvýší z 0 mA na 2 mA. U stavu anodického tDCS bude tato intenzita udržována po dobu trvání úkolu SRT (přibližně 20 minut), U simulovaného stavu tDCS - aniž by to subjekt věděl - bude stimulace postupně snižována směrem k 0 mA ihned po jedné minutě náběh.

Dotazník po SRT úkolu bude vyplněn po posledním sezení (T4), aby se zjistilo, zda si účastníci uvědomili sekvenční povahu úkolu. Pokud účastníci uvedou, že se domnívají, že se objevila určitá sekvence, budou muset sekvenci z posledního sezení co nejpřesněji zopakovat.

STATISTICKÉ ANALÝZY

Všechny statistické analýzy budou provedeny pomocí statistického balíčku International Business Machines (IBM) Statistical Package for the Social Sciences (SPSS) Statistics verze 26. Hladina významnosti bude stanovena na α = 0,05. Trend k významnosti bude definován jako 0,05 ≤ α < 0,10. V případě potřeby budou provedeny příslušné opravy pro vícenásobná srovnání. Budou hlášeny velikosti Cohenova f efektu s hodnotami 0,10, .25 a .40 představující malé, střední a velké velikosti efektů.

V případě nulových účinků dojdou vyšetřovatelé k závěru, že neexistuje žádný důkaz o rozdílu mezi podmínkami. Vyšetřovatelé však také vypočítají post-hoc Bayesovy faktory pro každou skupinu (konvenční tDCS, HD tDCS), aby posoudili, zda by nedostatek rozdílu v sekvenčním učení mezi podmínkami anodické a simulované stimulace mohl být interpretován jako důkaz absence účinku. tDCS o sekvenčním učení.

Provedou se korelační analýzy, Bonferroniho korigované pro vícenásobná srovnání, aby se zjistilo, zda množství IMSL koreluje s demografickými proměnnými (včetně klinických podtypů PD). Pokud jsou porušeny předpoklady pro parametrické testování, bude vypočtena neparametrická alternativa Spearmanovo Rho.

Výsledky úloh SRT během, 5 minut po a jeden týden po simulovaném tDCS budou sloužit jako základní měření, která budou porovnána s výsledky po skutečné anodické tDCS.

Analýzy výkonu úlohy SRT budou založeny na střední reakční době (RT) na blok namísto průměrné RT, aby se minimalizovaly potenciální odlehlé účinky. Cvičné zkoušky, první reakce po každé přestávce, chybné reakce a reakce po chybě budou z analýz vyloučeny. Medián RT na blok bude analyzován za účelem stanovení (1) obecného efektu učení (míra sekundárního výsledku) a (2) sekvenčně specifického efektu učení (míra primárního výsledku).

Obecné účinky učení během a jeden týden po tDCS budou odvozeny z poklesu středních RT během sedmi pravidelně sekvenovaných bloků (tj. Bloky 1-6 a Blok 8). To se nebude vztahovat na 5minutovou úlohu SRT po tDCS, protože jde o krátkou verzi s pouze třemi bloky. Provede se ANOVA opakovaných měření 2x2x2x7 se zařízením (konvenční tDCS, HD tDCS) jako faktorem mezi subjekty a stimulací (aktivní, simulovaná), časem (během, po 1 týdnu) a blokem (bloky 1-6, blok 8) jako v rámci -předmětové faktory.

Efekty učení specifické pro sekvenci během, 5 minut a 1 týden po tDCS budou analyzovány odečtením středních hodnot RT sousedních sekvenovaných bloků (bloky 6 a 8 během stimulace a jeden týden po tDCS; bloky 1 a 3 v 5 minut po tDCS) od mediánu RT náhodného bloku (blok 7 během stimulace a 1 týden po tDCS; blok 2 5 minut po tDCS). 2x2x2x3 opakovaná měření ANOVA (nebo Friedman a Wilcoxon podepsaná hodnostní testy jako neparametrické alternativy) budou provedeny se zařízením (konvenční tDCS, HD tDCS) jako mezisubjektový faktor a stimulace (aktivní, simulovaná), sekvence (náhodný blok, průměr sousedních sekvenovaných bloků) a čas (během, po 5 minutách, po 1 týdnu) jako faktory v rámci subjektu.

V případě porušení předpokladů sféricity budou hlášeny opravy Greenhouse-Geisser nebo Huynh-Feldt. Pro další analýzu významných hlavních a interakčních efektů budou implementovány Bonferroniho korigované t-testy.

Procenta chyb v úloze SRT jsou obecně malá, a proto jsou kvůli omezenému počtu pozorování méně citlivá na IMSL. Procento chybných reakcí na blok bude vypočítáno pro obě stimulační podmínky (anodální, simulovaná) a pro tři měření v průběhu času (souběžně, po 5 minutách, po 1 týdnu). Pro vyhodnocení normality distribuce bude proveden Shapiro-Wilkův test reziduí.

Sekvenční skóre, jako měřítko výsledku pro explicitní znalosti, bude v analýzách bráno jako kovariát. Bude proveden nezávislý výběrový t-test (nebo neparametrický alternativní Mann-Whitney U test), aby se zjistilo, zda se sekvenční skóre (x/12) konvenční skupiny tDCS liší od skupiny HD tDCS.