Kognitive Kontrollfunktionen des menschlichen Thalamus
Netzwerkmechanismen der kognitiven Kontrolle
Studienübersicht
Status
Status
Bedingungen
Bedingungen
Intervention / Behandlung
Intervention / Behandlung
Detaillierte Beschreibung
Es gibt 3 Arten von Testverfahren (kognitive Verhaltenstests, EEG und MRT), die die Forscher im Folgenden ausführlich beschreiben. Die Arten der damit verbundenen Verfahren variieren vom Teilnehmer zu Teilnehmern, je nachdem, welche Art von Datenermittler benötigt werden und welche Verfahrensfächer der Teilnahme zustimmen. Das Subjekt kann zwei oder drei an allen Testverfahren (MRT, EEG und Verhalten) teilnehmen. Das Thema ist auch frei, eines der Testverfahren abzulehnen, was der Teilnahme an der Forschungsstudie entspricht. Für jedes Verfahren wird die Testzeit niemals 3 Stunden überschreiten, sodass die maximale Zeit für das Thema 9 Stunden beträgt. Für jedes Subjekt werden innerhalb von 24 Stunden nicht mehr als zwei Testverfahren stattfinden. Wenn zwei Testverfahren innerhalb des gleichen 24-Stunden-Zeitraums auftreten, ist die Zeit zwischen den beiden Testverfahren das, was für das Subjekt am bequemsten ist. Die Zeit zwischen Testverfahren, die nicht innerhalb des gleichen 24-Stunden-Zeitraums auftreten, ist das, was für das Subjekt am bequemsten ist (dies kann abhängig von diesem Thema Wochen oder Monate bedeuten.) Die spezifischen Verfahren, an denen das Subjekt teilnimmt, wird am Einverständnisformular überprüft. Die Reihenfolge, die ein Thema an diesen drei Arten von Verfahren beteiligt ist, variieren auch von Subjekt zu Subjekt, was vom Zeitplan des Themas und der Verfügbarkeit der Forschungseinrichtungen abhängt.
Kognitive Verhaltensverfahren: Die Art der kognitiven Aufgabe, die darauf abzielt, die Fähigkeit des Subjekts zu messen, interne Ziele und Absichten zu überwachen, Informationen im Arbeitsgedächtnis zu erhalten, aufgabenrelevante Informationen auszuwählen, Ablenkungen zu hemmen und Aktionspläne zu organisieren, um diese Ziele zu erreichen. Diese Aufgaben beinhalten die Präsentation von visuellen oder auditorischen Reizen durch ein Computersystem, und die Probanden müssen auf die vorgestellten Stimuli achten und die Taste drücken lassen. Ihre Augenbewegungen können durch ein nicht invasives Eye-Tracking-Gerät überwacht werden, das 1 bis 2 Fuß vor den Teilnehmern platziert wird. Das Eye-Tracking-Gerät zeichnet passiv die Blickrichtung des Subjekts auf, und kein Teil des Geräts berührt das Subjekt. Daher hat es keinen negativen Einfluss auf den Komfort des Probanden. Die Testzeit für dieses Verfahren beträgt 1 bis 3 Stunden.
EEG -Verfahren: In diesem Verfahren werden die Probanden das EEG erfasst, während sie gleichzeitig das Verhalten überwachen. Die Probanden werden gebeten, in einem Testraum zu sitzen und herkömmliche EEG -Elektroden mit leitender Paste auf ihre Kopfhaut platziert zu haben. Die Experimente umfassen die Darstellung von Bildern auf einem Computermonitor, klingt über Lautsprecher oder Kopfhörer. Die Aufgaben können flexibel geändert werden, wie dies durch unsere Verhaltenstests der Aufgaben erforderlich ist (d. H. Ist diese Aufgabe für Probanden zu einfach? Zu hart? Dies sind Fragen, die die Ermittler nur beantworten können, wenn die Ermittler damit beginnen, die Aufgabe verhaltensmäßig zu steuern). Die Aufgabe wird jedoch immer die Probanden bitten, die einfachen oder komplexen Reize zu manipulieren und auf die Teilnehmer in einer kurzen Zeit zu reagieren. Die Aufgabe wird unsere Fragen zur kognitiven Kontrolle durchführen, indem sie sich Hirnregionen einbeziehen, die an Reize erledigt werden, Reize, die Stimuli ignorieren und Reaktionen vorbereiten. Dies sind Komponenten der kognitiven Kontrolle, die für dieses Projekt von Interesse sind. Das Subjekt wird gebeten, auf bestimmte Stimuli zu antworten, indem er eine Taste drückt. Alle Reize werden auf komfortabler Ebene präsentiert. Ähnlich wie beim kognitiven Verhaltensverfahren kann ein nicht-invasives Augenverfolgungsgerät während der EEG-Aufzeichnung die Augenbewegungen des Subjekts aufzeichnen. Dieses Eye-Tracking-Gerät ist nicht invasiv und keine Teile des Geräts verursachen Beschwerden oder stören die EEG-Aufzeichnung. Eine EEG -Aufzeichnungssitzung dauert normalerweise 1 bis 3 Stunden. Das Subjekt erhält alle 5 bis 10 Minuten Pausen, kann jedoch jederzeit eine Pause einholen oder das Experiment stoppen. Nach den Tests entfernen die Ermittler die Elektroden und stellen Shampoo und Handtücher für die Probanden zur Verfügung, um die EEG -leitende Paste abzuwaschen. Die Ermittler werden einen Haartrockner zur Verfügung stellen.
MRT (3T) -Verfahren: Bevor die Teilnehmer den Magnetraum betreten, werden die Teilnehmer auf Widersprüche (d. H. Metallimplantat) überprüft. Wenn das Subjekt auch Brillen trägt, die Metall enthalten, um ihre Sehschärfe auf 20/40 oder besser zu korrigieren, werden die Ermittler das von der MRT-Zentrum bereitgestellte Probanden mit Kunststoff, MR-kompatibler Brille verwenden. Wenn das Subjekt sein Rezept kennt, beschleunigt es den Prozess, Linsen zu finden, die für die Teilnehmer geeignet sind. Wenn nicht, werden ein paar Minuten für das am besten passende Paar zugewiesen, um die Sicht zu approximieren, die erforderlich ist, um den Bildschirm innerhalb der MRT zu sehen, die in der Nähe des Gesichts der Probanden positioniert ist. Anatomische MRT -Scans von Gehirn werden gesammelt. Anatomische MRT -Scans im Gehirn werden gesammelt, um die Position von Gehirnstrukturen zu bestimmen. In MRT -Studien werden Probanden mit Hirn -MRTs in der Vorgeschichte in der MRT -Umgebung in einem Scheinscanner gewöhnt. Dies wird bei einem speziellen Setup bei MRRF in PBDB durchgeführt. Für den Komfort werden Schaumstoffpolster um den Kopf des Motivs gelegt, um die Kopfbewegung während des Scans zu begrenzen. Eine MRT -Scan -Sitzung dauert ungefähr 40 bis 60 Minuten und das Motiv erhält alle 5-10 Minuten Pausen. Das Subjekt kann jederzeit eine Pause einholen oder das Experiment stoppen.
Studientyp
Studientyp
Einschreibung (Tatsächlich)
Einschreibung
Phase
Phase
- Unzutreffend
Kontakte und Standorte
Studienorte
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Iowa
-
Iowa City, Iowa, Vereinigte Staaten, 52246
- The University of Iowa
-
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Teilnahmekriterien
Zulassungskriterien
Zulassungskriterien
Studienberechtigtes Alter
- Erwachsene
- Älterer Erwachsener
Akzeptiert gesunde Freiwillige
Beschreibung
Einschlusskriterien:
- Gesunde Erwachsene im Alter von 18 bis 35 Jahren ohne neurologische oder psychische Störungen. Keine Metallimplantate. Keine Klaustrophobie.
- Patienten mit fokalen Läsionen innerhalb des Thalamus. Alter 18 Jahre oder älter. Keine Diagnose psychiatrischer Störungen. Keine Metallimplantate. Keine Klaustrophobie.
- Patienten mit fokalen Läsionen, die die Frontal- und Parietalcortices ersparen. Alter 18 Jahre oder älter. Keine Diagnose psychiatrischer Störungen.
Keine Metallimplantate. Keine Klaustrophobie.
Ausschlusskriterien:
- Klaustrophobische psychiatrische Erkrankungen wie Depressionen und ADHS. Implantiertes Gerät wie Cardia -Schrittmacher und Autodefbrillaotoren, Aneurysma und Cochlea -Implantate.
- Nicht fließend Englisch.
Studienplan
Wie ist die Studie aufgebaut?
Designdetails
- Hauptzweck: Grundlegende Wissenschaft
- Zuteilung: N / A
- Interventionsmodell: Einzelgruppenzuweisung
- Maskierung: Keine (Offenes Etikett)
Anzahl der Arme
Waffen und Interventionen
Teilnehmergruppe / ArmTeilnehmergruppe / Arm |
Intervention / BehandlungIntervention / Behandlung |
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Experimental: Determine how the thalamus contributes to cognitive control
We conducted cognitive behavioral testing on cognitive flexibility using EEG, fMRI and behavioral experiments.
The intervention for all three methods (EEG, fMRI, behavioral) were the same, subjects performed a cognitive flexibility task with three conditions: extradimensional shift, intradimensional shift, and no switching condition.
With all three experiments we can measure the behavioral accuracy.
With fMRI we can measure evoked fMRI response amplitude in the thalamus, with EEG we can measure scalp voltage signal in patients.
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A behavioral task that requires subjects to switch between stimulus- response contingencies based on a colored contextual cue.
In addition, this task requires subjects to memorize a set of visual stimuli.
Subjects will then be presented with a test set and will be asked to indicate whether any stimulus therein is not part of original memorized set.
Three conditions will be measured, including EDS (extradimensional shift), IDS (intradimensionaly shift), and Stay (no switching).
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Was misst die Studie?
Primäre Ergebnismessungen
Primäre Ergebnismessungen
Ergebnis Maßnahme |
Maßnahmenbeschreibung |
Zeitfenster |
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Cognitive Flexibility Performance as Measured by Accuracy, in the Unit of Percentage of Correct Responses
Zeitfenster: 2 weeks
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The accuracy measure of the behavioral task will determine whether the hypothesized cognitive function of cognitive flexibility is implemented by a hierarchical cognitive control model instantiated in the human thalamus.
A lower accuracy scale for the extradimensional shift condition (EDS) relative to other conditions would suggest increased difficulty in engaging in cognitive flexibility.
The scale is from 0 to 100.
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2 weeks
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Measure of Thalamus Response to Cognitive Flexibility, in the Unit of fMRI BOLD Signal Increase Relative to no Stimulus Presentation.
Zeitfenster: 2 hours
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When subjects perform the cognitive flexibility task, we can then measure how strongly the medial thalamus responds to different task conditions.
The signal scale will be in beta coefficients measured by fMRI BOLD response.
This is a measurement of relative signal increase in response to the presented task.
A higher beta value for the thalamus for the extradimensional shift condition would indicate thalamus involvement in cognitive flexibility.
The scale is from -100 to 100
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2 hours
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Sekundäre Ergebnismessungen
Sekundäre Ergebnismessungen
Ergebnis Maßnahme |
Maßnahmenbeschreibung |
Zeitfenster |
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EEG Oscillations in the Theta Frequency Band, in the Unit of Signal Increase Relative to Recordings From no Stimulus Presentation.
Zeitfenster: 2hrs
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In stroke patients, we can measure their EEG response in the theta frequency band in response to the three cognitive flexibility conditions (EDS, IDS, Stay).
The measure is percent signal change (%) from -100 to 100.
We expect that there should be no difference in this measure, indicating that the brain structure is limiting patients' ability to engage in cognitive flexibility-related brain processes.
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2hrs
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Mitarbeiter und Ermittler
Sponsor
Sponsor
Mitarbeiter
Mitarbeiter
Publikationen und hilfreiche Links
Allgemeine Veröffentlichungen
- Shine JM, Lewis LD, Garrett DD, Hwang K. The impact of the human thalamus on brain-wide information processing. Nat Rev Neurosci. 2023 Jul;24(7):416-430. doi: 10.1038/s41583-023-00701-0. Epub 2023 May 26.
- Cellier D, Petersen IT, Hwang K. Dynamics of Hierarchical Task Representations. J Neurosci. 2022 Sep 21;42(38):7276-7284. doi: 10.1523/JNEUROSCI.0233-22.2022.
- Hwang K, Bruss J, Tranel D, Boes AD. Network Localization of Executive Function Deficits in Patients with Focal Thalamic Lesions. J Cogn Neurosci. 2020 Dec;32(12):2303-2319. doi: 10.1162/jocn_a_01628. Epub 2020 Sep 9.
- Hwang K, Shine JM, Bruss J, Tranel D, Boes A. Neuropsychological evidence of multi-domain network hubs in the human thalamus. Elife. 2021 Oct 8;10:e69480. doi: 10.7554/eLife.69480.
- Chen X, Leach SC, Hollis J, Cellier D, Hwang K. The thalamus encodes and updates context representations during hierarchical cognitive control. PLoS Biol. 2024 Dec 2;22(12):e3002937. doi: 10.1371/journal.pbio.3002937. eCollection 2024 Dec.
Studienaufzeichnungsdaten
Haupttermine studieren
Studienbeginn (Tatsächlich)
Studienbeginn
Primärer Abschluss (Tatsächlich)
Primärer Abschluss
Studienabschluss (Tatsächlich)
Studienabschluss
Studienanmeldedaten
Zuerst eingereicht
Zuerst eingereicht
Zuerst eingereicht, das die QC-Kriterien erfüllt hat
Zuerst eingereicht, das die QC-Kriterien erfüllt hat
Zuerst gepostet (Tatsächlich)
Zuerst gepostet
Studienaufzeichnungsaktualisierungen
Letztes Update gepostet (Tatsächlich)
Letztes Update gepostet
Letztes eingereichtes Update, das die QC-Kriterien erfüllt
Letztes eingereichtes Update, das die QC-Kriterien erfüllt
Zuletzt verifiziert
Zuletzt verifiziert
Mehr Informationen
Begriffe im Zusammenhang mit dieser Studie
Schlüsselwörter
Zusätzliche relevante MeSH-Bedingungen
Andere Studien-ID-Nummern
Andere Studien-ID-Nummern
- 201808855
- R01MH122613 (US NIH Stipendium/Vertrag)
Plan für individuelle Teilnehmerdaten (IPD)
Planen Sie, individuelle Teilnehmerdaten (IPD) zu teilen?
Beschreibung des IPD-Plans
Arzneimittel- und Geräteinformationen, Studienunterlagen
Studiert ein von der US-amerikanischen FDA reguliertes Arzneimittelprodukt
Studiert ein von der US-amerikanischen FDA reguliertes Geräteprodukt
Produkt, das in den USA hergestellt und aus den USA exportiert wird
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