Hjerneområder involveret i lyd- og talte ord-hukommelse

Objektiv:

Mennesker er de eneste dyr, der bruger sproget til at kommunikere med hinanden. Blandt mange andre krav har mennesker brug for fremragende auditiv langtidshukommelse for at kunne mestre den komplicerede opgave at lære et sprog. Det er stadig ikke helt forstået, hvilke hjerneregioner der er involveret i at overføre auditive stimuli til langtidshukommelsen. Målet med dette forskningsforslag er at undersøge, om hjernestrukturer, der vides at være essentielle i sprogproduktion, også spiller en vigtig rolle i indkodning af auditive stimuli i langtidshukommelsen.

Undersøgelsespopulation:

Vi foreslår at bruge gentagen transkraniel magnetisk stimulation (rTMS) til at undersøge rollen af

frontale og temporoparietale kortikale områder ved lagring af auditive stimuli i langtidshukommelsen. Hele undersøgelsen vil omfatte tre eksperimenter. Hvert af de tre eksperimenter vil bestå af en til tre sessioner. Session 1 og 2 vil være obligatoriske i hvert eksperiment. Session 3 vil kun være påkrævet, hvis der opnås positive resultater i session 2. Hver deltager kan kun deltage i et af de tre planlagte eksperimenter.

I eksperiment 1 vil vi undersøge Brocas områdes potentielle rolle i den auditive hukommelse. Hvis vi opdager, at rTMS i Brocas område interfererer med ydeevnen på hukommelsesopgaven, vil vi udføre en kontrol (session 3) for at afgøre, om svækkelsen faktisk skyldtes interferens med stimulusopfattelsen snarere end med hukommelsen i sig selv. Vi vil udføre eksperiment 2 for at undersøge Wernickes regions mulige rolle i den auditive hukommelse. Vi vil udføre eksperiment 3 for at undersøge rollen af ​​den ventrale præmotoriske cortex (PMv) i den auditive hukommelse.

I eksperiment 2 og 3 vil vi også udføre den samme kontrolsession 3, som i eksperiment 1, hvis rTMS forringer ydeevnen på den auditive hukommelsesopgave. Alle eksperimenter vil bestå af to sessioner og en ekstra, tredje session, hvis der konstateres rTMS-induceret svækkelse. I så fald vil alle deltagere blive kaldt tilbage til kontroleksperimentet. Under session 1 vil der blive udført en neurologisk undersøgelse og en klinisk, anatomisk og funktionel MR (Magnetic Resonance Imaging) vil blive taget (funktionel MR for anden gentagelse af forsøg 1 og for forsøg 3). I session 2 vil rTMS blive brugt i et forsøg på midlertidigt at forstyrre funktionen af ​​Brocas område (eksperiment 1), TPJ (eksperiment 2) eller PMv (eksperiment 3), mens deltagerne udfører en auditiv genkendelseshukommelsesopgave. Ved midlertidigt at forstyrre kortikal funktion i disse lokaliserede regioner, vil vi være i stand til at bestemme, hvorvidt deres funktion er afgørende for indkodning af auditive stimuli i langtidshukommelsen. I kontrolsessionen, der kun skal udføres, hvis den eksperimentelle opgave giver et positivt resultat (dvs. svækkelse), vil vi teste auditiv perception ved at bede deltagerne om at foretage samme/forskellige vurderinger af stimuluspar (svarende til dem, der blev brugt i session 2) præsenteret med en meget kort forsinkelse, mens du bruger den samme rTMS-rutine som i session 2.

Ved ændring ønsker vi at udvide session 1 til at omfatte funktionel MRI (fMRI) billeddannelse designet til at identificere og forfine målene for forstyrrelse af rTMS i den efterfølgende session: Brocas område (eksperiment 1) og PMv (eksperiment 3). Specifikt har vi til hensigt at (1) gentage eksperiment 1 i den godkendte protokol ved hjælp af fMRI-lokalisering i yderligere 15 forsøgspersoner og (2) fortsætte med eksperiment 3 som beskrevet i den originale protokol, også med tilføjelse af fMRI-lokalisering. Indledende resultater i eksperiment 1 (Broca s område) var lige under betydning, muligvis fordi anatomiske vartegn er inkonsistente mellem forsøgspersoner (f.eks. Amunts et al., 1999); en fMRI-lokalisator i hvert individ kunne reducere denne variabilitet. I modsætning til den tidligere protokol kan session 1 ikke springes over, hvis forsøgspersonen har haft en neurologisk undersøgelse og MR inden for det seneste år (undersøgelsen kan springes over, men alle forsøgspersoner skal bruge fMRI). Det maksimale antal sessioner pr. eksperiment forbliver uændret ved tre: 1) indtagelsesundersøgelse og anatomisk/funktionel MR, 2) rTMS og 3) en kontrolsession, hvis der observeres en signifikant effekt af rTMS.

Med ændringsforslag ønsker vi også at betragte de tre eksperimenter som uafhængige, snarere end hver betinget af resultatet af det eller de tidligere forsøg. Som skitseret nedenfor (afsnit 2.3-2.5), eksperimentelle beviser implicerer alle tre regioner i det auditive-motoriske netværk, der undersøges. Foreløbige beviser indikerer en positiv effekt i eksperiment 2 (TPJ), men dette gør ikke eksperiment 3 omstridt. Derfor ønsker vi at anvende fMRI-målrettet rTMS til Brocas område og PMv i uafhængige eksperimenter.

Resultatmål:

I session 2 vil det primære resultatmål være antallet af korrekt huskede auditive stimuli. Sekundært output vil være reaktionstid under genkendelsesfasen af ​​eksperimentet.

I kontroleksperimentet (hvis udført) vil det primære resultatmål være antallet af korrekte samme/forskellige vurderinger, og igen vil reaktionstiden være det sekundære mål.