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Auswirkungen von Koffein auf das Verstärkungslernen bei gesunden Erwachsenen mittels PET/MRT (Caffeine-RAC)

7. Januar 2025 aktualisiert von: Hsiao-Ying Wey

Messen Sie die Wechselwirkungen striataler Adenosin-Dopamin-Rezeptoren: vom Molekül zum Verhalten

Diese Forschungsstudie zielt darauf ab, durch Belohnungs-Feedback im Vergleich zu Placebo festzustellen, ob und wie sich die Koffeinaufnahme auf den Lernprozess auswirkt. Die aus dieser Studie gewonnenen Daten würden unser Verständnis über die Folgen und Mechanismen der Koffeinaufnahme im Hinblick auf den Lernprozess verbessern.

Die Teilnehmer führen eine verstärkende Lernaufgabe durch (d. h. Probabilistische Auswahlaufgabe) und eine motorische Hemmungsaufgabe (d. h. Go/NoGo-Aufgabe) in einem Gehirnscan. Der Scan wird mit dem 3-Tesla-Scanner Siemens Biograph mMR für Positronenemissionstomographie (PET)/Magnetresonanztomographie (MRT) durchgeführt. Die PET ermöglicht es uns, die Veränderungen der „Belohnungssignale“ – Dopamin – im Gehirn mithilfe eines radioaktiven Farbstoffs namens [11C]Racloprid zu sehen. Die MRT hingegen ermöglicht es uns, mithilfe eines Hochleistungsmagneten detaillierte Bilder der Gehirnaktivitäten bei kognitiven Aufgaben zu machen. Die Betrachtung dieser Bilder wird uns helfen, den Einfluss von Koffein auf Belohnungssignale und Gehirnaktivitäten während des Lernprozesses zu verstehen.

Studienübersicht

Status

Rekrutierung

Bedingungen

Intervention / Behandlung

Detaillierte Beschreibung

Adenosin-2A-Rezeptoren (A2AR) kolokalisieren mit Dopamin-D2-Rezeptoren (D2R) und üben einen allosterischen Antagonismus auf diese aus, indem sie funktionelle Heterodimere im Striatum bilden. Vorläufige Studien mittels Positronenemissionstomographie (PET) mit [11C]Racloprid haben eine erhöhte D2/D3R-Verfügbarkeit durch A2AR-Antagonismus mit Koffein und eine verringerte D2/D3R-Verfügbarkeit durch verstärkte Adenosinsignalisierung bei Schlafentzug gezeigt, was die Annahme von A2AR-D2R-Wechselwirkungen in vivo stützt . Wie A2AR-D2R-Interaktionen zu D2R-vermittelten neurokognitiven Funktionen beitragen, ist jedoch kaum untersucht.

Verstärkungslernen, ein Dopamin-vermittelter kognitiver Prozess, der entscheidend an verschiedenen menschlichen Verhaltensweisen beteiligt ist, darunter Gewohnheiten, Vorlieben, Überzeugungen und Widerstand gegen Veränderungen, wird bei Dopamin-assoziierten Störungen häufig verändert festgestellt. Beispielsweise führt die hyperdopaminerge Funktion im Striatum, wie sie bei Psychosen beobachtet wird, zu einer Verringerung des Belohnungslernens und einer abgeschwächten aufgabenbezogenen neuronalen Aktivität. Durch die antagonistische Wirkung von A2AR auf die D2R-Signalisierung kann die Blockierung von A2AR möglicherweise die D2R-vermittelte negative Verstärkung, auch bekannt als „No-Go“-Reaktion, verstärken. Bei Nagetieren verringern A2AR-Agonisten die Verstärkung durch Psychostimulanzien, während ein A2AR-Antagonist die belohnungssuchende Wirkung von Verstärkern erleichtern kann. Daher wollen wir in dieser doppelblinden, randomisierten Crossover-Studie Koffein, einen Adenosinantagonisten sowie ein häufig verwendetes Psychostimulans von fast 80 % der Weltbevölkerung verwenden, um zu untersuchen, ob die Blockierung von A2AR das D2R-modulierte Verstärkungslernen/Nr. verbessert -Go-Reaktionen durch pharmakologische Modulation der D2R-Signalisierung.

Das langfristige Ziel dieser Studie besteht darin, das Verständnis der molekularen Mechanismen im Zusammenhang mit A2AR-D2R-Heterodimeren und des klinischen Potenzials der Modulation von A2AR-D2R-Wechselwirkungen zu verbessern. Zwölf junge, gesunde Nichtraucher werden an dieser Studie teilnehmen. Jeder Teilnehmer wird einer Koffein- und einer Placebo-Behandlung unterzogen. In jedem Fall durchlaufen die Teilnehmer zunächst eine 6-tägige ambulante Auswaschphase, in der die Teilnehmer gebeten werden, auf koffeinhaltige Nahrung, Alkohol und Drogen zu verzichten und die reguläre Schlafens- und Aufwachzeit einzuhalten. Am 7. Tag findet mittags ein PET/fMRT-Scan statt und 20 Minuten vor dem Scan wird eine Koffein- oder Placebo-Tablette oral verabreicht.

Simultanes PET/fMRT wird verwendet, um den Zusammenhang zwischen den neurochemischen Veränderungen (d. h. D2/D3R-Verfügbarkeit, quantifiziert durch [11C]Racloprid) und den hämodynamischen Reaktionen (d. h. aufgabenbezogene, vom Blutsauerstoffgehalt abhängige fMRT-Aktivität) während der Verstärkung zu untersuchen Lernen im Koffeinzustand im Vergleich zu Placebo. Es wird angenommen, dass eine erhöhte D2/D3R-Verfügbarkeit die fördernde Wirkung von Koffein auf das Verstärkungslernen vermittelt. Insbesondere gehen wir davon aus, dass Koffein die fMRI-Reaktionen in belohnungsbezogenen Gehirnregionen verstärkt und dass die erhöhte fMRI-Reaktion positiv mit einer Veränderung der D2/D3R-Verfügbarkeit korreliert.

Studientyp

Interventionell

Einschreibung (Geschätzt)

12

Phase

  • Phase 4

Kontakte und Standorte

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

Studienkontakt

Studienorte

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

Studienberechtigtes Alter

  • Erwachsene

Akzeptiert gesunde Freiwillige

Ja

Beschreibung

Einschlusskriterien:

  • Alter ≥ 18 und ≤ 45.
  • Gewohnheitsmäßige Koffeinaufnahme ≥ 100 mg und ≤ 450 mg täglich.
  • Nichtraucher.
  • Klinisch gesund.
  • Normales Sehvermögen haben oder auf normales Sehvermögen korrigiert sind.

Ausschlusskriterien:

  • Schwangere oder stillende Frauen.
  • Frauen, die hormonelle Verhütungsmittel anwenden.
  • BMI < 18,5 oder > 29,9
  • Schlafstörung oder extremer Chronotyp.
  • Urintest positiv auf eine der folgenden Substanzen: Benzoylecgonin, Morphin, d-Methamphetamin, d-Amphetamin, Benzodiazepine, Secobarbital, Methadon, Buprenorphinglucuronid, Nortriptylin, MDMA, Oxycodon, PCP, Propoxyphen und Cannabis/THC
  • Diagnose von Depressionen, Angstzuständen, Psychosen oder neurologischen Störungen in den letzten 5 Jahren.
  • Herz- oder Herz-Kreislauf-Erkrankungen.
  • Diabetes oder andere Stoffwechselerkrankungen.
  • Unter chronischer Medikamenteneinnahme, zum Beispiel Schmerzmitteln und Steroiden.
  • Allergie gegen Laktose (Hauptbestandteil der Blindkontrolldosis)
  • Unfähig, die Aufgaben zu bearbeiten oder die Studieninformationen auf Englisch zu verstehen.

Allgemeine MRT- und PET-Sicherheitsausschlusskriterien für alle Probanden:

  • Metallische Fremdkörper wie Herzschrittmacher, Perfusionspumpen, Aneurysma-Clips, metallische Tätowierungen überall am Körper, Tätowierungen in der Nähe des Auges.
  • Vorerkrankungen, einschließlich der Wahrscheinlichkeit von Anfällen oder klaustrophobischen Reaktionen
  • Unfähigkeit, etwa 90 Minuten lang flach auf dem Scannerbett zu liegen, wie durch körperliche Untersuchung und Krankengeschichte (z. B. Arthritis)
  • Jüngste Strahlenexposition (d. h. PET aus anderen Forschungsstudien), die in Kombination mit dieser Studie über den zulässigen Grenzwerten liegen würde
  • Schwangerschaft oder Stillzeit: Am Tag des PET-Eingriffs ist ein negativer Schwangerschaftstest im Serum oder Urin erforderlich
  • Körpergewicht > 300 Pfund (Gewichtsgrenze des MRT-Scannertisches)

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: Zufällig
  • Interventionsmodell: Crossover-Aufgabe
  • Maskierung: Verdreifachen

Waffen und Interventionen

Teilnehmergruppe / Arm
Intervention / Behandlung
Experimental: Koffein
Koffeintablette, 200 mg
Arzneimittel: Koffein (200 mg)
Koffein (200 mg) wird 20 Minuten vor der PET/fMRT-Datenerfassung per os verabreicht.
Placebo-Komparator: Placebo
Laktosetablette
Arzneimittel: Placebo
Die Laktosetablette wird 20 Minuten vor der PET/fMRT-Datenerfassung per os verabreicht.
Andere Namen:
  • Laktose

Was misst die Studie?

Primäre Ergebnismessungen

Ergebnis Maßnahme
Maßnahmenbeschreibung
Zeitfenster
Verfügbarkeit von Dopamin-D2/D3-Rezeptoren
Zeitfenster: Während der PET/fMRT-Untersuchung am Studientag
Die Verfügbarkeit von Dopamin-D2/D3-Rezeptoren wird gemessen und anhand des nicht verdrängbaren [11C]Racloprid-Bindungspotentials (BPND) indiziert.
Während der PET/fMRT-Untersuchung am Studientag
Auswirkungen von Koffein auf das Verstärkungslernen, bewertet durch Probabilistic Selection Task (PST) in fMRT
Zeitfenster: Während der PET/fMRT-Untersuchung am Studientag
Reinforcement Learning und die damit verbundene Gehirnaktivität werden mithilfe von PST in einem fMRT-Scan gemessen. Das verstärkende Lernen wird durch die Genauigkeit der Aufgabenerfüllung auf der Verhaltensebene und die hämodynamische Reaktion auf Belohnungsfeedback auf der neuronalen Ebene indiziert.
Während der PET/fMRT-Untersuchung am Studientag

Sekundäre Ergebnismessungen

Ergebnis Maßnahme
Maßnahmenbeschreibung
Zeitfenster
Auswirkungen von Koffein auf die motorische Hemmung, bewertet durch eine Go/NoGo-Aufgabe im fMRT
Zeitfenster: Während der PET/fMRT-Untersuchung am Studientag
Die motorische Hemmung und die damit verbundene Gehirnaktivität werden mittels Go/NoGo in einem fMRT-Scan untersucht. Das verstärkende Lernen wird durch die Genauigkeit der Aufgabenerfüllung auf der Verhaltensebene und die hämodynamische Reaktion während der Hemmung motorischer Reaktionen auf der neuronalen Ebene indiziert.
Während der PET/fMRT-Untersuchung am Studientag
Auswirkungen von Koffein auf die Salienz, gemessen durch den Salience Attribution Test (SAT)
Zeitfenster: Nach der PET/fMRT-Untersuchung am Studientag
Die Bedeutung der Teilnehmer für Belohnungsreize im Zusammenhang mit der probabilistischen Auswahlaufgabe wird mithilfe des Salience Attribution Test bewertet. In der Aufgabe verwenden die Teilnehmer eine visuelle Analogskala, um ihre Einschätzung der Belohnungswahrscheinlichkeit (0 bis 100 %) jedes Reizes anzugeben, den sie in der Aufgabe während des Scans gelernt haben. Die Bedeutung wird durch den Unterschied zwischen ihrer Schätzung und der tatsächlichen Wahrscheinlichkeit sowie durch den Kontrast zwischen hoher und niedriger Wahrscheinlichkeit in der Schätzung und in der Realität angezeigt.
Nach der PET/fMRT-Untersuchung am Studientag

Andere Ergebnismessungen

Ergebnis Maßnahme
Maßnahmenbeschreibung
Zeitfenster
Auswirkungen von Koffein auf die subjektive Schläfrigkeit, gemessen anhand der Karolinska Sleepiness Scale (KSS)
Zeitfenster: Nach der PET/fMRT-Untersuchung am Studientag
KSS ist ein 10-Punkte-Kal, wobei 1 extrem wachsam und 10 extrem schläfrig ist. Die Skala soll den Schläfrigkeitszustand des Teilnehmers messen, der als potenzielle Kovariate in den Verhaltensanalysen verwendet wird.
Nach der PET/fMRT-Untersuchung am Studientag
Auswirkungen von Koffein auf das Angstniveau, gemessen anhand des State-Trait Anxiety Inventory – Erwachsenenversion (STAI-A)
Zeitfenster: Nach der PET/fMRT-Untersuchung am Studientag
Der Teil von STAI-A, der das Angstniveau zum Zeitpunkt der Antwort bewertet, umfasst 20 Aussagen, wie zum Beispiel „Ich fühle mich ruhig“, „Ich fühle mich angespannt“ usw. Die Teilnehmer beantworten anhand einer 4-Punkte-Skala, ob sie sich „nicht“ fühlen „überhaupt“, „eher“, „mäßig“ oder „sehr sehr“ zu jeder Aussage. Diese Ergebnismessung wird als potenzielle Kovariate in den Verhaltensanalysen verwendet.
Nach der PET/fMRT-Untersuchung am Studientag
Auswirkungen von Koffein auf die Gehirndurchblutung
Zeitfenster: Während der PET/fMRT-Untersuchung am Studientag
Der zerebrale Blutfluss wird während der fMRT-Erfassung mithilfe einer MR-Sequenz, Arterial Spin Labeling, gemessen und als Kovariate in der fMRT-Analyse verwendet. Diese Ergebnismessung wird als potenzielle Kovariate in den fMRT-Analysen verwendet, um die Auswirkungen der vasokonstriktorischen Wirkung von Koffein zu berücksichtigen.
Während der PET/fMRT-Untersuchung am Studientag
Auswirkungen von Koffein auf die fMRT-Gehirnkonnektivität im Ruhezustand
Zeitfenster: Während der PET/fMRT-Untersuchung am Studientag
Als exploratives Ergebnis wird eine fMRT-Sequenz im Ruhezustand untersucht, um zu untersuchen, ob die Koffeinaufnahme die Gehirnkonnektivität beeinflusst.
Während der PET/fMRT-Untersuchung am Studientag

Mitarbeiter und Ermittler

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

Sponsor

Hsiao-Ying Wey

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)

17. Mai 2023

Primärer Abschluss (Geschätzt)

31. Dezember 2026

Studienabschluss (Geschätzt)

31. Dezember 2026

Studienanmeldedaten

Zuerst eingereicht

31. Dezember 2024

Zuerst eingereicht, das die QC-Kriterien erfüllt hat

31. Dezember 2024

Zuerst gepostet (Tatsächlich)

25. März 2025

Studienaufzeichnungsaktualisierungen

Letztes Update gepostet (Tatsächlich)

25. März 2025

Letztes eingereichtes Update, das die QC-Kriterien erfüllt

7. Januar 2025

Zuletzt verifiziert

1. Januar 2025

Mehr Informationen

Begriffe im Zusammenhang mit dieser Studie

Schlüsselwörter

Zusätzliche relevante MeSH-Bedingungen

Andere Studien-ID-Nummern

  • IRB2022P001681
  • 1R21MH138923-01 (US NIH Stipendium/Vertrag: NIMH)

Plan für individuelle Teilnehmerdaten (IPD)

Planen Sie, individuelle Teilnehmerdaten (IPD) zu teilen?

JA

Beschreibung des IPD-Plans

Rohdatendateien auf Subjektebene werden an NIMH Data Archive (NDA) übermittelt. Dazu gehören [11C]Racloprid-PET-Daten sowie Verhaltens- und fMRT-Daten aus probabilistischen Auswahlaufgaben und Go/Nogo-Aufgaben. Andere Verhaltensdaten, z.B. Salience Attribution Tests, Karolinska Sleepiness Scale und State-Trait Anxiety Inventory sowie fMRT-Daten, z.B. Arterial Spin Labeling und Ruhezustands-fMRT werden ebenfalls einbezogen.

Relevante Ressourcen, wie zum Beispiel der für die Datenverarbeitung und -analyse verwendete Code, werden über GitHub öffentlich zugänglich gemacht. Die Hauptdatei readme.md Die Datei für das Projekt enthält Anweisungen und Parameteroptionen zum Ausführen der Codes/Skripte. Die Kodexdokumentation enthält Anweisungen zum Zugriff auf Daten, den Namen und die E-Mail-Adresse einer Kontaktperson für Fragen sowie relevante Verweise auf Veröffentlichungen. Um eine langfristige Zugänglichkeit zu gewährleisten, wird zum Zeitpunkt der Veröffentlichung eine Kopie des GitHub-Code-Repositorys mit einem digitalen Objektidentifikator (DOI) in Zenodo archiviert.

IPD-Sharing-Zeitrahmen

Die Daten werden am Ende der NIMH-Förderung (voraussichtlich 1.1.2027) verfügbar sein. Daten und der Code/die Software/Tools, die zur Entwicklung des veröffentlichten oder übermittelten Datensatzes verwendet werden, werden zum Zeitpunkt der Datenübermittlung oder Veröffentlichung weitergegeben und mindestens 5 Jahre lang aufbewahrt.

Arzneimittel- und Geräteinformationen, Studienunterlagen

Studiert ein von der US-amerikanischen FDA reguliertes Arzneimittelprodukt

Ja

Studiert ein von der US-amerikanischen FDA reguliertes Geräteprodukt

Nein

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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