Gehirnbereiche, die am Klang- und Wortgedächtnis beteiligt sind

Zielsetzung:

Menschen sind die einzigen Tiere, die Sprache nutzen, um miteinander zu kommunizieren. Um die komplizierte Aufgabe des Erlernens einer Sprache meistern zu können, benötigt der Mensch neben vielen anderen Anforderungen ein ausgezeichnetes auditives Langzeitgedächtnis. Es ist noch nicht vollständig geklärt, welche Gehirnregionen an der Übertragung von Hörreizen ins Langzeitgedächtnis beteiligt sind. Das Ziel dieses Forschungsvorhabens besteht darin, zu untersuchen, ob Gehirnstrukturen, die bekanntermaßen für die Sprachproduktion essentiell sind, auch eine wichtige Rolle bei der Kodierung auditiver Reize in das Langzeitgedächtnis spielen.

Studienpopulation:

Wir schlagen vor, repetitive transkranielle Magnetstimulation (rTMS) zu verwenden, um die Rolle von zu untersuchen

frontale und temporoparietale kortikale Bereiche bei der Speicherung von Hörreizen im Langzeitgedächtnis. Die gesamte Studie wird drei Experimente umfassen. Jedes der drei Experimente besteht aus einer bis drei Sitzungen. Die Sitzungen 1 und 2 sind in jedem Experiment obligatorisch. Sitzung 3 ist nur erforderlich, wenn in Sitzung 2 positive Ergebnisse erzielt werden. Jeder Teilnehmer kann nur an einem der drei geplanten Experimente teilnehmen.

In Experiment 1 werden wir die mögliche Rolle des Broca-Bereichs im auditorischen Gedächtnis untersuchen. Wenn wir feststellen, dass rTMS im Broca-Bereich die Leistung bei der Gedächtnisaufgabe beeinträchtigt, führen wir eine Kontrolle durch (Sitzung 3), um festzustellen, ob die Beeinträchtigung tatsächlich auf eine Beeinträchtigung der Reizwahrnehmung und nicht auf eine Beeinträchtigung des Gedächtnisses an sich zurückzuführen ist. Wir werden Experiment 2 durchführen, um die mögliche Rolle der Wernicke-Region im auditorischen Gedächtnis zu untersuchen. Wir werden Experiment 3 durchführen, um die Rolle des ventralen prämotorischen Kortex (PMv) im auditorischen Gedächtnis zu untersuchen.

In Experiment 2 und 3 werden wir auch die gleiche Kontrollsitzung 3 wie in Experiment 1 durchführen, wenn das rTMS die Leistung bei der Aufgabe des auditiven Gedächtnisses beeinträchtigt. Alle Experimente bestehen aus zwei Sitzungen und einer zusätzlichen dritten Sitzung, wenn eine rTMS-induzierte Beeinträchtigung festgestellt wird. In diesem Fall werden alle Teilnehmer zum Kontrollexperiment zurückgerufen. Während der ersten Sitzung wird eine neurologische Untersuchung durchgeführt und eine klinische, anatomische und funktionelle MRT (Magnetresonanztomographie) durchgeführt (funktionelle MRT für die zweite Wiederholung von Experiment 1 und für Experiment 3). In Sitzung 2 wird rTMS verwendet, um die Funktion des Broca-Bereichs (Experiment 1), des TPJ (Experiment 2) oder des PMv (Experiment 3) vorübergehend zu stören, während die Teilnehmer eine Gedächtnisaufgabe zur akustischen Erkennung durchführen. Indem wir die kortikale Funktion in diesen lokalisierten Regionen vorübergehend stören, können wir feststellen, ob ihre Funktion für die Kodierung von Hörreizen im Langzeitgedächtnis entscheidend ist oder nicht. In der Kontrollsitzung, die nur durchgeführt wird, wenn die experimentelle Aufgabe ein positives Ergebnis (d. h. eine Beeinträchtigung) liefert, testen wir die Hörwahrnehmung, indem wir die Teilnehmer bitten, gleiche/unterschiedliche Urteile über die vorgestellten Reizpaare (ähnlich denen in Sitzung 2) zu fällen mit einer sehr kurzen Verzögerung unter Verwendung derselben rTMS-Routine wie in Sitzung 2.

Durch Änderung möchten wir Sitzung 1 um die funktionelle MRT-Bildgebung (fMRT) erweitern, um die Ziele für Störungen durch rTMS in der folgenden Sitzung zu identifizieren und zu verfeinern: Broca-Bereich (Experiment 1) und PMv (Experiment 3). Konkret beabsichtigen wir, (1) Experiment 1 des genehmigten Protokolls unter Verwendung der fMRT-Lokalisierung bei weiteren 15 Probanden zu wiederholen und (2) mit Experiment 3 fortzufahren, wie im ursprünglichen Protokoll beschrieben, ebenfalls unter Hinzufügung der fMRT-Lokalisierung. Die ersten Ergebnisse in Experiment 1 (Broca-Bereich) blieben knapp hinter der Signifikanz zurück, möglicherweise weil anatomische Orientierungspunkte zwischen den Probanden inkonsistent sind (z. B. Amunts et al., 1999); Ein fMRT-Lokalisierer bei jedem Probanden könnte diese Variabilität verringern. Anders als im vorherigen Protokoll kann Sitzung 1 nicht übersprungen werden, wenn der Proband im vergangenen Jahr einer neurologischen Untersuchung und einem MRT unterzogen wurde (die Untersuchung kann übersprungen werden, aber alle Probanden benötigen das fMRT). Die maximale Anzahl an Sitzungen pro Experiment bleibt unverändert bei drei: 1) Aufnahmeuntersuchung und anatomisches/funktionelles MRT, 2) rTMS und 3) eine Kontrollsitzung nur, wenn ein signifikanter Effekt von rTMS beobachtet wird.

Durch Änderung möchten wir auch die drei Experimente als unabhängig betrachten und nicht jeweils vom Ergebnis des/der vorherigen Experiment(e) abhängig machen. Wie unten dargelegt (Abschnitte 2.3-2.5), Experimentelle Erkenntnisse deuten darauf hin, dass alle drei Regionen des untersuchten auditorisch-motorischen Netzwerks betroffen sind. Vorläufige Erkenntnisse deuten auf einen positiven Effekt in Experiment 2 (dem TPJ) hin, was Experiment 3 jedoch nicht hinfällig macht. Daher möchten wir in unabhängigen Experimenten fMRT-zielgerichtetes rTMS auf das Broca-Areal und PMv anwenden.

Zielparameter:

In Sitzung 2 wird das primäre Ergebnismaß die Anzahl der korrekt erinnerten Hörreize sein. Sekundärer Output ist die Reaktionszeit während der Erkennungsphase des Experiments.

Im Kontrollexperiment (falls durchgeführt) ist das primäre Ergebnismaß die Anzahl korrekter gleicher/unterschiedlicher Urteile und wiederum die Reaktionszeit das sekundäre Maß.