Theanin und Koffein zur Neurophysiologie der Aufmerksamkeit (THECNA)

Rekrutierung: Die Teilnehmer werden durch Anzeigen in sozialen Medien, elektronische und gedruckte Anschlagtafeln an der Texas Tech University (z. Tech Announce, Schwarze Bretter auf dem Campus), lokale Medien (z. Zeitungen), webbasierte Medien (z. Craigs Liste) und Flyer, die an Schwarzen Brettern außerhalb des Campus ausgehängt werden. Neun Teilnehmer werden nach Screening auf die folgenden Ein- und Ausschlusskriterien rekrutiert.

Pre-Screening (Telefon): Personen, die Interesse an einer Teilnahme bekunden, werden von einem Absolventen oder einem wissenschaftlichen Mitarbeiter kontaktiert, der ein strukturiertes Telefoninterview durchführt, um: 1) Informationen zu den Anforderungen der Studie zusammen mit potenziellen Risiken bereitzustellen und Vorteile 2) Überprüfung der Berechtigung basierend auf spezifischen Aufnahme- und Ausschlusskriterien. Alle potenziellen Probanden werden darüber informiert, dass ihre Antworten vertraulich behandelt werden und dass die Teilnahme am Screening-Interview sie in keiner Weise zur Teilnahme verpflichtet.

Die ersten 9 Teilnehmer, die die Zulassungskriterien erfüllen, werden je nach Ermessen jedes potenziellen Teilnehmers sofort oder innerhalb von 48 Stunden nach dem Telefongespräch für ihre Termine (am Texas Tech Neuroimaging Institute; TTNI) eingeplant. Jeder Teilnehmer muss 5 Besuche bei TTNI im Abstand von mindestens 5 Tagen absolvieren, um seine Teilnahme an der Studie abzuschließen. Der erste Besuch dauert 45 Minuten und jeder der 4 nachfolgenden Besuche dauert 90 Minuten. Die Teilnehmer haben das Recht, jederzeit von der Studie zurückzutreten. Für den Fall, dass ein gescreenter und eingeschlossener Teilnehmer die Studie vorzeitig abbrechen sollte, werden zusätzliche Probanden rekrutiert, um die Gesamtzahl der Studienteilnehmer bei 9 Teilnehmern zu halten. Da es sich bei der Studie um ein Cross-Over-Design handelt, werden alle Teilnehmer allen Versuchsbedingungen (d. h. Theanin, Koffein, TC und destilliertes Wasser) in zufälliger Reihenfolge.

Messungen:

1. Aufgabe zur Erkennung der visuellen Reaktionszeit (RVRT): Die Teilnehmer werden im Voraus über die Bedeutung der Genauigkeit bei der Durchführung der RVRT-Aufgabe informiert. Ein blauer Hintergrund wird angezeigt. Die Teilnehmer werden gebeten, mit dem Zeigefinger der dominanten Hand als Reaktion auf einen weißen Blitz eine Taste auf einer Computertastatur (während der Übungssitzungen) und auf einem faseroptischen Handgerät während aktiver Testsitzungen (im fMRI-Scanner) zu drücken für 30 ms (Zielreiz) so schnell wie möglich, während ein roter Blitz für 30 ms (Distraktionsreiz) ignoriert wird. Während jedes Durchlaufs werden 20 ± 2 Stimuli jeder Kategorie von Stimuli dargeboten und das Intervall zwischen den Stimuli wird auf 5000 ms ± 3000 ms jittert. Die Zeit, die benötigt wird, um auf Zielreize zu reagieren, wird als RVRT aufgezeichnet. Auslassungen und Reaktionen auf Ablenkreize (Fehler) werden ebenfalls aufgezeichnet.
2. Scanparadigma: Jede Scansitzung wird für 20 Minuten angesetzt, bestehend aus 3 Durchgängen von fMRT-Scans, während die Teilnehmer die RVRT-Aufgaben ausführen, die auf einem LCD-Bildschirm angezeigt und über einen Spiegel projiziert werden, der an der Kopfspule des fMRI-Geräts angebracht ist (jeder Durchlauf mit einer Dauer von 4 Minuten), gefolgt von einem strukturellen (T1-gewichteten) Scan mit einer Dauer von 5 Minuten.

Datenerfassungsprotokoll: Alle rekrutierten Teilnehmer werden für 5 Besuche im TTNI innerhalb von 48 Stunden nach Erhalt und anschließender Bewertung des Vorscreening-Materials auf Einschluss- und Ausschlusskriterien eingeplant. Die Teilnehmer werden sowohl 1 Woche als auch 1 Tag vor jedem Besuch per E-Mail / Telefon (gemäß ihrer angegebenen Präferenz) an die Besuche erinnert. Die Besuche werden im Abstand von mindestens 5 Tagen geplant.

1. Erster Besuch: Voruntersuchung, Einwilligung und Schulung:

   1. Die Studie wird gründlich erklärt, um vorherige Erklärungen zu verstärken und ein vollständiges Verständnis sicherzustellen.
   2. Die Teilnehmer werden erneut gescreent, um die Einschluss- und Ausschlusskriterien zu überprüfen, indem sie den Screening-Fragebogen und das MRT-Sicherheitsblatt von einem Mitglied des BMTR-Labors erneut ausfüllen.
   3. Eine informierte schriftliche Zustimmung wird eingeholt.
   4. Es wird eine Teilnehmernummer vergeben, die die Reihenfolge der Verabreichung der vier Substanzen (d. h. Theanin, Koffein, TC und Placebo) während der nachfolgenden Besuche. Diese Reihenfolge wird mit einem Zufallszahlengenerator bestimmt.
   5. Jedem Teilnehmer wird eine Lösung aus 160 mg Koffein gelöst in 200 ml destilliertem Wasser in einem sauberen, undurchsichtigen Einweg-Plastikbecher zur Verfügung gestellt, die innerhalb von 1 Minute vollständig verbraucht werden muss, um die Teilnehmer zu schulen, die erforderlichen Substanzen während der nachfolgenden Besuche zu konsumieren und sicherzustellen, dass die Teilnehmer den leicht bitteren Geschmack der Substanzen vertragen.
   6. Um die Teilnehmer an die RVRT-Aufgabe zu gewöhnen, die sie bei ihren nachfolgenden Besuchen im MRT-Scanner durchführen werden, führt jeder Teilnehmer eine Trainingseinheit durch, in der er die RVRT-Aufgabe in drei 5-minütigen Sitzungen durchführt, die durch 60-Sekunden-Ruheintervalle getrennt sind einen Laptop-Computer (unter Aufsicht eines wissenschaftlichen Mitarbeiters/einer wissenschaftlichen Hilfskraft).
   7. Jeder Teilnehmer wird an die nachfolgenden Besuche und die Wichtigkeit der Einhaltung der Vorbereitungsrichtlinien erinnert.
2. Zubereitung und Verabreichung von Substanzen: L-Theanin und Koffein werden in gereinigter Pulverform von einem registrierten Lieferanten bezogen. Beide Substanzen werden vor der Vorbereitung zur Verabreichung gemäß den Empfehlungen des Herstellers in luftdichter Verpackung gelagert. Alle Lösungen werden unter Einhaltung höchstmöglicher Hygienestandards zur Verabreichung vorbereitet. Jede Lösung von L-Theanin wird durch Auflösen von 200 mg Theaninpulver in 200 ml destilliertem Wasser hergestellt. Jede Koffeinlösung wird durch Auflösen von 160 mg Koffeinpulver hergestellt. Sowohl L-Theanin als auch Koffeinpulver (200 mg bzw. 160 mg) werden in einem 200-ml-Aliquot destilliertem Wasser aufgelöst, um jede TC-Lösung zu bilden. Als Placebo werden zweihundert Milliliter destilliertes Wasser verwendet. Jede Lösung wird innerhalb von 4 Stunden nach dem geplanten Verabreichungszeitpunkt zubereitet und in einem sauberen, undurchsichtigen Einwegbecher mit Deckel aufbewahrt. Die Teilnehmer werden angewiesen, die Lösung nach der Verabreichung vollständig zu konsumieren.

3. Vorbereitung der Teilnehmer auf den zweiten, dritten, vierten und fünften Besuch: Alle rekrutierten Teilnehmer werden angewiesen, sich vor dem zweiten, dritten, vierten und fünften Besuch strikt an die folgenden Richtlinien zu halten, um eine Verwechslung der Ergebnisse zu minimieren.

   1. Vermeiden Sie den Konsum von Alkohol innerhalb von 48 Stunden vor dem Test
   2. Vermeiden Sie das Rauchen 12 Stunden vor dem Test
   3. Schlafen Sie mindestens 6 Stunden am Tag vor den Testterminen
   4. Vermeiden Sie den Konsum von Tee, Kaffee oder koffeinhaltigen Speisen/Getränken innerhalb von 12 Stunden vor dem Test.

4. Zweiter, dritter, vierter und fünfter Besuch: Verabreichung von Substanzen und MRT-Untersuchung:

   1. Die Teilnehmer werden kurz an den Zweck der Studie erinnert.
   2. Bewertet wird die Einhaltung der Aufbereitungsrichtlinien. Sollte ein Teilnehmer die Nichteinhaltung der Vorbereitungsrichtlinien angeben, wird er von der Studie ausgeschlossen.
   3. Die Lösung (mit der entsprechenden Substanz / Kombination von Substanzen), die jedem Teilnehmer während des Besuchs verabreicht werden soll, wird in einem sauberen Einwegbecher bereitgestellt, der innerhalb von 1 Minute verzehrt werden muss.
   4. Ein Fragebogen zum Geschmack und den Eigenschaften der Lösung wird durchgeführt.
   5. Jeder Teilnehmer erhält eine mündliche Wiederholung der RVRT-Aufgabe und darf die RVRT-Aufgabe 5 Minuten lang auf einem Laptop-Computer üben.
   6. Jeder Teilnehmer darf sich auf einem bequemen Stuhl entspannen, bis 60 Minuten nach dem Zeitpunkt der Verabreichung der Lösung vergangen sind (um Zeit zu geben, damit die Wirkungen von L-Theanin und Koffein auf das Gehirn die maximalen Werte erreichen).
   7. Kombinierte funktionelle und strukturelle MRT-Scans werden durchgeführt, während sich die Teilnehmer mit den RVRT-Aufgaben beschäftigen.
   8. Visuelle Analogskalen (100-mm-Linien mit den Extremwerten der gemessenen Parameter an jedem Ende aufgelistet; der Teilnehmer bewertet die gemessenen Parameter, indem er eine vertikale Markierung auf der Linie macht) werden angewendet, um die wahrgenommene Verbesserung / Verschlechterung der RVRT und die wahrgenommene Verbesserung / Verschlechterung zu messen Genauigkeit bei den Aufgaben
   9. Am Ende des 5. Besuchs wird jeder Teilnehmer befragt.

Analyse: RVRT wird über die vier Bedingungen hinweg (Theanin, Koffein, TC und Placebo) verglichen, wobei ein Varianzanalysemodell (ANOVA) mit wiederholten Messungen unter Verwendung der R-Statistik-Software erstellt wird. Anschließend werden paarweise Vergleiche der RVRT zwischen den vier Bedingungen durchgeführt, wobei die familienbezogene Fehlerrate bei 0,05 gehalten wird. An den fMRI-Daten wird unter Verwendung der FMRIB-Softwarebibliothek (FSL) die folgende Abfolge von Operationen durchgeführt: visuelle Untersuchung, Verzerrungskorrektur, Bewegungskorrektur, Schnittzeitkorrektur, räumliche Glättung und statistische Analyse. BOLD-Antworten werden über die vier Bedingungen hinweg verglichen, indem ANOVA-Modelle auf Gesamthirnebene sowie in den Regionen des vorderen cingulären Kortex und des anteromedialen präfrontalen Kortex konstruiert werden. Paarweise Vergleiche von BOLD-Antworten werden auch zwischen den Bedingungen durchgeführt. RVRT, Auslassungen und Fehler werden als Kovariaten in die fMRI-Analyse aufgenommen.