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Untersuchung der Rolle von Lärmkorrelationen beim Lernen

21. Mai 2026 aktualisiert von: Brown University

Kognitive und molekulare Herausforderungen für statistische Schlussfolgerungen im gesunden Alter

Ein grundlegendes Problem der Neurowissenschaften ist die Art und Weise, wie das Gehirn mit verrauschten Neuronen rechnet. Ein Vorteil von Populationscodes besteht darin, dass nachgeschaltete Neuronen über mehrere Neuronen hinweg zusammengefasst werden können, um die Auswirkungen von Rauschen zu reduzieren. Dieser Vorteil hängt jedoch davon ab, dass das mit jedem Neuron verbundene Rauschen unabhängig ist. Rauschkorrelationen beziehen sich auf die Kovarianz des Rauschens zwischen Neuronenpaaren, und solche Korrelationen können die Vorteile einschränken, die sich aus der Bündelung großer Neuronenpopulationen ergeben. Tatsächlich wird in zahlreichen theoretischen Arbeiten argumentiert, dass positive Rauschkorrelationen zwischen ähnlich abgestimmten Neuronen die Darstellungskapazität neuronaler Populationen verringern und sich somit nachteilig auf neuronale Berechnungen auswirken. Trotz dieses offensichtlichen Nachteils werden solche Rauschkorrelationen in vielen verschiedenen Gehirnregionen beobachtet, bleiben auch bei gut trainierten Probanden bestehen und werden bei komplexen Aufgaben dynamisch verändert. Die Forscher haben die Hypothese aufgestellt, dass Rauschkorrelationen ein neuronaler Mechanismus zur Reduzierung der Dimensionalität von Lernproblemen sein könnten. Die Realisierbarkeit dieser Hypothese wurde in neuronalen Netzwerksimulationen gezeigt, bei denen Rauschkorrelationen, wenn sie in Populationen mit festem Signal-Rausch-Verhältnis eingebettet werden, die Geschwindigkeit und Robustheit des Lernens erhöhen. Hier wollen die Forscher diese Hypothese empirisch testen, indem sie eine Kombination aus Computermodellierung, fMRT und Pupillometrie verwenden. Die Herstellung einer Verbindung zwischen Rauschkorrelationen und Lernen würde die Tür für eine Untersuchung darüber öffnen, wie Gehirne einen Kompromiss zwischen Repräsentationsfähigkeit und Lerngeschwindigkeit bewältigen.

Studienübersicht

Status

Status

Zeigt den aktuellen Rekrutierungsstatus oder den erweiterten Zugriffsstatus an.
Abgeschlossen

Bedingungen

Bedingungen

Die Krankheit, Störung, das Syndrom, die Krankheit oder die Verletzung, die untersucht wird. Auf ClinicalTrials.gov können die Bedingungen auch andere gesundheitsbezogene Themen wie Lebensdauer, Lebensqualität und Gesundheitsrisiken umfassen.

Intervention / Behandlung

Intervention / Behandlung

Ein Prozess oder eine Handlung, die im Mittelpunkt einer klinischen Studie steht. Interventionen umfassen Medikamente, medizinische Geräte, Verfahren, Impfstoffe und andere Produkte, die entweder in der Erprobungsphase oder bereits verfügbar sind. Interventionen können auch nicht-invasive Ansätze umfassen, wie z. B. Aufklärung oder eine Änderung der Ernährung und Bewegung.

Detaillierte Beschreibung

Säugetiergehirne repräsentieren Informationen mithilfe verteilter Populationscodes, die eine Reihe von Vorteilen bieten, von Robustheit bis hin zu hoher Repräsentationskapazität. Für nachgeschaltete Ausleseneuronen stellen solche Codes jedoch gewaltige hochdimensionale Lernprobleme dar, da während des Lernens auf der Suche nach einer geeigneten Auslesung eine sehr große Anzahl synaptischer Verbindungen angepasst werden muss. Unsere jüngste theoretische Arbeit stellte die Hypothese auf, dass diese hochdimensionalen Lernprobleme durch induktive Verzerrungen vereinfacht werden können, die durch stimulusunabhängige Rauschkorrelationen implementiert werden, die den Grad der Kovariation eines Neuronenpaars in seinen Fluktuationen von Versuch zu Versuch ausdrücken. Während Rauschkorrelationen traditionell als Einschränkung der Darstellungsfähigkeit angesehen wurden, zeigen unsere jüngsten Arbeiten, dass sie gleichzeitig das Auslesenlernen einschränken. In einigen biologisch relevanten Fällen könnten sie theoretisch das Lernen beschleunigen, indem sie die Geometrie des zugrunde liegenden neuronalen Raums so gestalten, dass der Lerngradient auf aufgabenrelevante Dimensionen fokussiert wird. Diese hypothetische Rolle von Rauschkorrelationen bei der Gestaltung des Lernens wurde jedoch noch nicht empirisch überprüft. Hier erarbeiten die Forscher einen experimentellen Rahmen, um die vorhergesagte Rolle von Rauschkorrelationen, gemessen durch Kovariation in fMRI-Multivoxel-BOLD-Aktivitätsmustern für einen bestimmten Reiz, auf das Lernen in vertrauten und neuen Kontexten zu testen. In vertrauten Kontexten können nützliche Rauschkorrelationen durch Top-Down-Eingaben aus dem präfrontalen Kortex induziert werden, die relevante Aufgabendimensionen signalisieren. Daher würde die Stärke der Rauschkorrelationen in aufgabenrelevanten Dimensionen ein schnelleres Lernen über aufgabenrelevante Merkmale vorhersagen. Andererseits können Rauschkorrelationen in neuartigen Kontexten, in denen die relevanten Aufgabendimensionen unbekannt sind, Gradienten auf aufgabenirrelevante Dimensionen erzwingen und so das Lernen beeinträchtigen. Daher kann die Unterdrückung von Rauschkorrelationen, die durch neuromodulatorische Signalübertragung erreicht werden könnte, das Lernen beschleunigen, indem die Verzerrung früh während des Lernens oder nach einer Änderung des aufgabenrelevanten Reizes verringert wird. Im Rahmen unserer Ziele entwickeln die Forscher einen Plan, um die grundlegendsten Vorhersagen unseres Rechenmodells mithilfe von fMRI zu testen, um die Geometrie von Rauschkorrelationen und Pupillometrie als Proxy für neuromodulatorische Signale bei menschlichen Probanden zu charakterisieren. Die geplante Forschung wird den ersten empirischen Test der Rolle von Rauschkorrelationen beim Lernen liefern.

Studientyp

Studientyp

Beschreibt die Art einer klinischen Studie. Zu den Studientypen gehören Interventionsstudien (auch klinische Studien genannt), Beobachtungsstudien (einschließlich Patientenregister) und erweiterter Zugang.
Interventionell

Einschreibung (Tatsächlich)

Einschreibung

Die Anzahl der Teilnehmer an einer klinischen Studie. Die „erwartete“ Einschreibung ist die Zielzahl an Teilnehmern, die die Forscher für die Studie benötigen.
47

Phase

Phase

Das Stadium einer klinischen Studie, in der ein Medikament oder ein biologisches Produkt untersucht wird, basierend auf Definitionen, die von der U.S. Food and Drug Administration (FDA) entwickelt wurden. Die Phase richtet sich nach dem Ziel der Studie, der Anzahl der Teilnehmer und anderen Merkmalen. Es gibt fünf Phasen: Frühe Phase 1 (früher als Phase 0 aufgeführt), Phase 1, Phase 2, Phase 3 und Phase 4. Nicht zutreffend wird verwendet, um Studien ohne von der FDA definierte Phasen zu beschreiben, einschließlich Studien zu Geräten oder Verhaltensinterventionen.
  • Unzutreffend

Kontakte und Standorte

Dieser Abschnitt enthält die Kontaktdaten derjenigen, die die Studie durchführen, und Informationen darüber, wo diese Studie durchgeführt wird.

Studienkontakt

Studienkontakt

Der Name und die Kontaktinformationen der Person, die Fragen zur Registrierung für eine klinische Studie beantworten kann. Jeder Standort, an dem die Studie durchgeführt wird, kann auch einen bestimmten Ansprechpartner haben, der diese Fragen möglicherweise besser beantworten kann.

Studieren Sie die Kontaktsicherung

Studienorte

  • Vereinigte Staaten
    • Rhode Island
      • Providence, Rhode Island, Vereinigte Staaten, 02906
        • Brown University

Teilnahmekriterien

Forscher suchen nach Personen, die einer bestimmten Beschreibung entsprechen, die als Auswahlkriterien bezeichnet werden. Einige Beispiele für diese Kriterien sind der allgemeine Gesundheitszustand einer Person oder frühere Behandlungen.

Zulassungskriterien

Zulassungskriterien

Die wichtigsten Voraussetzungen, die Personen erfüllen müssen, die an einer klinischen Studie teilnehmen möchten, bzw. welche Eigenschaften sie mitbringen müssen. Auswahlkriterien bestehen sowohl aus Einschlusskriterien (die erforderlich sind, damit eine Person an der Studie teilnehmen kann) als auch aus Ausschlusskriterien (die eine Person an der Teilnahme hindern). Arten von Zulassungskriterien umfassen, ob eine Studie gesunde Freiwillige akzeptiert, Alters- oder Altersgruppenanforderungen hat oder durch das Geschlecht begrenzt ist.

Studienberechtigtes Alter

  • Erwachsene
  • Älterer Erwachsener

Akzeptiert gesunde Freiwillige

Ja

Beschreibung

Einschlusskriterien:

  • Alter über 18
  • Normales oder korrigierbares Sehvermögen

Ausschlusskriterien:

  • Alter unter 18
  • Klaustrophobie
  • Farbenblindheit
  • Medikamente gegen Neuroleptika
  • Vorgeschichte von Drogenmissbrauch und/oder Alkoholismus
  • Bedingungen, die für eine MRT kontraindiziert sind, wie zum Beispiel:
  • Chirurgisches Implantat, das nicht MRT-kompatibel ist
  • Metallfragmente im Körper
  • Tätowierung mit metallischer Tinte
  • Augenkrankheiten/-beeinträchtigungen:
  • Katarakte
  • Makuladegeneration
  • Retinopathien
  • Teilweiser Sehverlust
  • Krankengeschichte:
  • Schlaganfall
  • Traumatische Hirnverletzung
  • Epilepsie
  • Schizophrenie
  • Manische Depression mit Symptomen wie unter anderem Psychose, Manie, Wahnvorstellungen und audiovisuellen Halluzinationen.

Studienplan

Dieser Abschnitt enthält Einzelheiten zum Studienplan, einschließlich des Studiendesigns und der Messung der Studieninhalte.

Wie ist die Studie aufgebaut?

Designdetails

  • Hauptzweck: Grundlegende Wissenschaft
  • Zuteilung: N / A
  • Interventionsmodell: Einzelgruppenzuweisung
  • Maskierung: Keine (Offenes Etikett)

Waffen und Interventionen

Teilnehmergruppe / Arm

Teilnehmergruppe / Arm

Eine Gruppe oder Untergruppe von Teilnehmern an einer klinischen Studie, die gemäß dem Protokoll der Studie eine bestimmte Intervention/Behandlung oder keine Intervention erhält.
Intervention / Behandlung

Intervention / Behandlung

Ein Prozess oder eine Handlung, die im Mittelpunkt einer klinischen Studie steht. Interventionen umfassen Medikamente, medizinische Geräte, Verfahren, Impfstoffe und andere Produkte, die entweder in der Erprobungsphase oder bereits verfügbar sind. Interventionen können auch nicht-invasive Ansätze umfassen, wie z. B. Aufklärung oder eine Änderung der Ernährung und Bewegung.
Experimental: Dynamische Wahrnehmungsdiskriminierungsaufgabe
Die Aufgabe umfasste zwei Aufgabenbedingungen, die jeweils die Integration von Informationen aus beiden Reizdimensionen erforderten. In jeder Bedingung sahen die Teilnehmer einen Reiz mit Bewegungs- und Farbinformationen und mussten eine von zwei möglichen Reaktionen angeben. Innerhalb jeder Bedingung änderten sich die Regeln und die Antwortzuordnung gelegentlich, jedoch immer durch Änderung einer festen Merkmalsdimension (d. h. rechts/lila, links/orange). Diese unkontrollierten intradimensionalen Verschiebungen führten zu translatorischen Verschiebungen der Lerngrenze und erforderten, dass sie ihre Entscheidungsfindung innerhalb einer vertrauten Dimension anpassen mussten. Diese Veränderungen zwangen die Teilnehmer dazu, ihre Lernstrategien kontinuierlich anzupassen, indem sie sich auf die relevanteste Merkmalsdimension konzentrierten.
Verhalten: Dynamische Wahrnehmungsdiskriminierungsaufgabe
Die Studie umfasste zwei Aufgabenbedingungen, die jeweils die Integration von Informationen aus beiden Reizdimensionen erforderten. In jeder Bedingung sahen die Teilnehmer einen Reiz mit Bewegungs- und Farbinformationen und mussten eine von zwei möglichen Reaktionen angeben. Innerhalb jeder Bedingung änderten sich die Regeln und die Antwortzuordnung gelegentlich, jedoch immer durch Änderung einer festen Merkmalsdimension (d. h. rechts/lila, links/orange). Diese unkontrollierten intradimensionalen Verschiebungen führten zu translatorischen Verschiebungen der Lerngrenze und erforderten, dass sie ihre Entscheidungsfindung innerhalb einer vertrauten Dimension anpassen mussten. Diese Veränderungen zwangen die Teilnehmer dazu, ihre Lernstrategien kontinuierlich anzupassen, indem sie sich auf die relevanteste Merkmalsdimension konzentrierten.
Diagnosetest: fMRT
Während der Wahrnehmungsunterscheidungsaufgabe werden gleichzeitig Daten zur Bildgebung des Gehirns der Teilnehmer erfasst.

Was misst die Studie?

Primäre Ergebnismessungen

Primäre Ergebnismessungen

Im Protokoll einer klinischen Studie die geplante Ergebnismessung, die für die Bewertung der Wirkung einer Intervention/Behandlung am wichtigsten ist. Die meisten klinischen Studien haben einen primären Endpunkt, aber einige haben mehr als einen.
Ergebnis Maßnahme
Maßnahmenbeschreibung
Zeitfenster
Lernasymmetrie des Teilnehmers in der Verhaltensaufgabe
Zeitfenster: Vom Ende der Verhaltenssitzung bis zum Beginn der Scansitzung, normalerweise innerhalb einer Woche
Die Lernasymmetrien der Teilnehmer in den aufgabenrelevanten und aufgabenirrelevanten Dimensionen werden mit unserem Reinforcement-Learning-Modell bewertet, das ihren Lerngradienten in den jeweiligen Lerndimensionen wiederherstellt.
Vom Ende der Verhaltenssitzung bis zum Beginn der Scansitzung, normalerweise innerhalb einer Woche
Lärmkorrelationen im Gehirn
Zeitfenster: Bis zum Abschluss der Analyse vergehen durchschnittlich 6 Monate
Die Forscher werden die Rauschkorrelation identifizieren – das Verhältnis der Variabilität von Versuch zu Versuch, die mit einem Reiz entlang der aufgabenrelevanten gegenüber der aufgabenirrelevanten Kodierungsachse verbunden ist. Die Kodierungsachsen werden anhand von Multi-Voxel-Mustern, die einzelnen Versuchen zugeordnet sind, aus der Region von Interesse dekodiert.
Bis zum Abschluss der Analyse vergehen durchschnittlich 6 Monate

Mitarbeiter und Ermittler

Hier finden Sie Personen und Organisationen, die an dieser Studie beteiligt sind.

Sponsor

Sponsor

Die Organisation oder Person, die die Studie initiiert und die Autorität und Kontrolle über die Studie hat.
Brown University

Mitarbeiter

Mitarbeiter

Eine andere Organisation als der Sponsor, die eine klinische Studie unterstützt. Diese Unterstützung kann Aktivitäten im Zusammenhang mit Finanzierung, Design, Implementierung, Datenanalyse oder Berichterstattung umfassen.
National Institute of General Medical Sciences (NIGMS)

Ermittler

Ermittler

Ein Forscher, der an einer klinischen Studie beteiligt ist. Zu den verwandten Begriffen gehören Studienleiter, Unterprüfer am Standort, Studienleiter, Studienleiter und Studienleiter.
  • Hauptermittler: Matthew Nassar, PhD, Brown University

Publikationen und hilfreiche Links

Die Bereitstellung dieser Publikationen erfolgt freiwillig durch die für die Eingabe von Informationen über die Studie verantwortliche Person. Diese können sich auf alles beziehen, was mit dem Studium zu tun hat.

Allgemeine Veröffentlichungen

Studienaufzeichnungsdaten

Diese Daten verfolgen den Fortschritt der Übermittlung von Studienaufzeichnungen und zusammenfassenden Ergebnissen an ClinicalTrials.gov. Studienaufzeichnungen und gemeldete Ergebnisse werden von der National Library of Medicine (NLM) überprüft, um sicherzustellen, dass sie bestimmten Qualitätskontrollstandards entsprechen, bevor sie auf der öffentlichen Website veröffentlicht werden.

Haupttermine studieren

Studienbeginn (Tatsächlich)

Studienbeginn

Das tatsächliche Datum, an dem der erste Teilnehmer in eine klinische Studie aufgenommen wurde. Das „voraussichtliche“ Studienstartdatum ist das Datum, von dem die Forscher glauben, dass es das Studienstartdatum sein wird.
14. Dezember 2024

Primärer Abschluss (Tatsächlich)

Primärer Abschluss

Das Datum, an dem der letzte Teilnehmer einer klinischen Studie untersucht wurde oder eine Intervention erhalten hat, um endgültige Daten für das primäre Ergebnis zu sammeln. Ob die klinische Studie protokollgemäß endete oder beendet wurde, hat keinen Einfluss auf dieses Datum. Bei klinischen Studien mit mehr als einem primären Ergebnismaß mit unterschiedlichen Abschlussdaten bezieht sich dieser Begriff auf das Datum, an dem die Datenerhebung für alle primären Ergebnismaße abgeschlossen ist. Das „erwartete“ primäre Abschlussdatum ist das Datum, von dem die Forscher glauben, dass es das primäre Abschlussdatum für die Studie sein wird.
1. September 2025

Studienabschluss (Tatsächlich)

Studienabschluss

Das Datum, an dem der letzte Teilnehmer an einer klinischen Studie untersucht wurde oder eine Intervention/Behandlung erhielt, um endgültige Daten für die primären Ergebnismaße, sekundären Ergebnismaße und Nebenwirkungen zu sammeln (d. h. der letzte Besuch des letzten Teilnehmers). Das „voraussichtliche“ Abschlussdatum der Studie ist das Datum, von dem die Forscher glauben, dass es das Abschlussdatum der Studie sein wird.
1. September 2025

Studienanmeldedaten

Zuerst eingereicht

Zuerst eingereicht

Das Datum, an dem der Studiensponsor oder Prüfer zum ersten Mal einen Studienbericht bei ClinicalTrials.gov eingereicht hat. Zwischen dem Datum der ersten Einreichung und der Verfügbarkeit des Datensatzes auf ClinicalTrials.gov (dem ersten veröffentlichten Datum) liegt in der Regel eine Verzögerung von einigen Tagen.
18. Oktober 2024

Zuerst eingereicht, das die QC-Kriterien erfüllt hat

Zuerst eingereicht, das die QC-Kriterien erfüllt hat

Das Datum, an dem der Studiensponsor oder Prüfer zum ersten Mal einen Studienbericht einreicht, der den Qualitätskontrollkriterien (QC) der National Library of Medicine (NLM) entspricht. Der Sponsor oder Prüfer muss möglicherweise einen Studienbericht ein- oder mehrmals überarbeiten und einreichen, bevor die QC-Überprüfungskriterien von NLM erfüllt sind. Es liegt in der Verantwortung des Sponsors oder Prüfers, sicherzustellen, dass die Studienaufzeichnung mit den NLM-QC-Überprüfungskriterien übereinstimmt.
1. November 2024

Zuerst gepostet (Tatsächlich)

Zuerst gepostet

Das Datum, an dem der Studienbericht zum ersten Mal auf ClinicalTrials.gov verfügbar war, nachdem die Qualitätskontrolle (QC) der National Library of Medicine (NLM) abgeschlossen wurde. Zwischen dem Datum, an dem der Studiensponsor oder Prüfer den Studienbericht eingereicht hat, und dem ersten veröffentlichten Datum liegt in der Regel eine Verzögerung von einigen Tagen.
4. November 2024

Studienaufzeichnungsaktualisierungen

Letztes Update gepostet (Tatsächlich)

Letztes Update gepostet

Das letzte Datum, an dem Änderungen an einem Studienbericht auf ClinicalTrials.gov verfügbar gemacht wurden. Es kann eine Verzögerung zwischen der Übermittlung der Änderungen an ClinicalTrials.gov durch den Sponsor oder Prüfer der Studie (Datum der letzten eingereichten Aktualisierung) und dem Datum der letzten Veröffentlichung der Aktualisierung geben.
26. Mai 2026

Letztes eingereichtes Update, das die QC-Kriterien erfüllt

Letztes eingereichtes Update, das die QC-Kriterien erfüllt

Das letzte Datum, an dem der Studiensponsor oder Prüfer Änderungen an einem Studienbericht eingereicht hat, die mit den Qualitätskontrollkriterien (QC) der National Library of Medicine (NLM) übereinstimmen. Es liegt in der Verantwortung des Sponsors oder Prüfers, sicherzustellen, dass die Studienaufzeichnung mit den NLM-QC-Überprüfungskriterien übereinstimmt.
21. Mai 2026

Zuletzt verifiziert

Zuletzt verifiziert

Das letzte Datum, an dem der Studiensponsor oder Prüfer die Informationen über eine klinische Studie auf ClinicalTrials.gov als richtig und aktuell bestätigt hat. Wenn eine Studie den Rekrutierungsstatus Recruiting hat; noch keine Rekrutierung; oder aktiv, keine Rekrutierung wurde innerhalb der letzten 2 Jahre nicht bestätigt, der Rekrutierungsstatus der Studie wird als unbekannt angezeigt.
1. November 2024

Mehr Informationen

Begriffe im Zusammenhang mit dieser Studie

Schlüsselwörter

Zusätzliche relevante MeSH-Bedingungen

Andere Studien-ID-Nummern

Andere Studien-ID-Nummern

Andere Identifikatoren oder ID-Nummern als die NCT-Nummer, die einer klinischen Studie vom Sponsor der Studie, Geldgebern oder anderen zugewiesen werden. Diese Nummern können eindeutige Kennungen von anderen Studienregistern und Zuschussnummern der National Institutes of Health enthalten.
  • 1806002126
  • 1P30GM149405-01 (US NIH Stipendium/Vertrag)

Plan für individuelle Teilnehmerdaten (IPD)

Planen Sie, individuelle Teilnehmerdaten (IPD) zu teilen?

NEIN

Beschreibung des IPD-Plans

Jeder, der sich für IPD interessiert, sollte sich an den Hauptermittler wenden

Arzneimittel- und Geräteinformationen, Studienunterlagen

Studiert ein von der US-amerikanischen FDA reguliertes Arzneimittelprodukt

Nein

Studiert ein von der US-amerikanischen FDA reguliertes Geräteprodukt

Ja

Produkt, das in den USA hergestellt und aus den USA exportiert wird

Nein

Diese Informationen wurden ohne Änderungen direkt von der Website clinicaltrials.gov abgerufen. Wenn Sie Ihre Studiendaten ändern, entfernen oder aktualisieren möchten, wenden Sie sich bitte an register@clinicaltrials.gov. Sobald eine Änderung auf clinicaltrials.gov implementiert wird, wird diese automatisch auch auf unserer Website aktualisiert .

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