Kognitiivisten ohjaussignaalien modulointi etuaivokuoressa rytmisellä transkraniaalisella magneettistimulaatiolla
Alfa- ja theta-värähtelyjen modulaatio kognitiivisen ohjauksen retrospektiivisessä vihjetehtävässä taajuusspesifisellä rytmisellä transkraniaalisella magneettistimulaatiolla
Tarkoitus: Tässä tutkimuksessa tutkijat tarjoavat syy-seurauksia alfa- ja thetavärähtelyjen roolista kognitiivisessa kontrollissa.
Osallistujat: Osallistujien on oltava terveitä, iältään 18–35-vuotiaita, oikeakätisiä, kyettävä antamaan tietoinen suostumus, valmiita noudattamaan kaikkia tutkimusmenettelyjä ja olemaan käytettävissä koko tutkimuksen ajan, puhumaan ja ymmärtämään englantia.
Toimenpiteet: Alfa- ja theta-aivojen värähtelyt mitataan ja otetaan sitten mukaan käyttämällä taajuusspesifistä rytmistä TMS:ää retrospektiivisen kognitiivisen ohjaustehtävän aikana.
Tutkimuksen yleiskatsaus
Tila
Ehdot
Interventio / Hoito
Yksityiskohtainen kuvaus
Neuraalivärähtelyjä ehdotetaan mekanismiksi koordinoida tiedonkäsittelyä aivokuoren hajautettujen alueiden välillä. Erilaiset hermovärähtelyt voivat vastata erilaisia taustalla olevia hermolaskutoimituksia. Ei-invasiivisen aivojen stimulaation avulla kokeilijat voivat moduloida tiettyjä hermovärähtelyjä kohdistamalla tiettyihin taajuuskaistoihin. Keräämällä samanaikaista elektroenkefalografiaa (EEG), rytmisen transkraniaalisen magneettisen stimulaation (TMS) on aiemmin osoitettu aiheuttavan hermovärähtelyjä stimulaatiotaajuudella. Lisäksi, kun mukana kulkeutuneiden hermovärähtelyjen taajuus sovitetaan endogeenisen aktiivisuuden taajuuteen kognitiivisessa tehtävässä, aivojen stimulaatio parantaa käyttäytymiskykyä. Siksi noninvasiivinen aivojen stimulaatio on lupaava työkalu kognition parantamiseen indusoimalla optimaalista hermotoimintaa ulkoisesti käytettyjen sähkömagneettisten kenttien kautta; esim. kognitiivisen kontrollin parannuksia.
Aiemmat todisteet ovat vaikuttaneet alfa-kaistan (8-12 Hz) hermostoon informaation tukahduttamiseen ja theta-kaistan (4-7 Hz) toimintaan tiedon priorisoinnissa. Kognitiivisen ohjauksen tehtäväparadigmien on osoitettu saavan aikaan erillistä aktiivisuutta molemmissa näissä vyöhykkeissä. Tässä tehtävässä ärsykkeet sivuttuvat oikealle ja vasemmalle näkökenttään koodauksen aikana. Lyhyen viiveen jälkeen vihje ilmoittaa osallistujille, mitkä ärsykkeet (oikea tai vasen) testataan. Aiemmat todisteet ovat osoittaneet, että alfa-aktiivisuus parietaalisessa aivokuoressa syntyy vastakkaisesti epäolennaisten ärsykkeiden kanssa - tukee alfan roolia tiedon tukahduttamisessa - kun taas theta-aktiivisuus etukuoressa lisääntyy muistettavien ärsykkeiden lukumäärän myötä - mikä tukee thetan roolia tiedon priorisoinnissa.
Tässä tutkimuksessa tutkijat ehdottavat TMS:n rytmisiä junia joko alfataajuudella, thetataajuudella tai rytmiohjauksella, joka moduloi hermoprosessointia kognitiivisen ohjaustehtävän aikana. Keräämällä samanaikaisesti EEG:n TMS:n kanssa tutkijat pystyvät mittaamaan rytmisen TMS:n mukanaan tuomia värähtelyjä. Tämän kokeen tavoitteena on tehostaa havaittua theta- ja alfa-aktiivisuutta, joka näkyy onnistuneella tiedon priorisoinnilla ja tukahduttamalla. Saadakseen kausaalisen todisteen siitä, että parietaalinen aivokuori tuottaa alfa-aktiivisuutta ja frontaalinen aivokuori tuottaa theta-aktiivisuutta, tutkijat soveltavat rytmistä TMS-stimulaatiota kahdessa päänahan kohdassa: etummaiseen keskimmäiseen otsakehän ja alempaan intraparietaaliseen ulkukseen. Käyttämällä alfataajuutta, theetataajuutta ja arytmista TMS:ää kussakin paikassa tutkijat voivat tutkia frontaalisten thetavärähtelyjen syy-yhteyttä tiedon priorisoinnissa ja parietaalisten alfavärähtelyjen välistä yhteyttä tiedon vaimentamisessa.
Opintotyyppi
Ilmoittautuminen (Todellinen)
Vaihe
- Ei sovellettavissa
Yhteystiedot ja paikat
Opiskelupaikat
-
-
North Carolina
-
Chapel Hill, North Carolina, Yhdysvallat, 27516
- University of North Carolina at Chapel Hill
-
-
Osallistumiskriteerit
Kelpoisuusvaatimukset
Opintokelpoiset iät
Hyväksyy terveitä vapaaehtoisia
Sukupuolet, jotka voivat opiskella
Kuvaus
Sisällyttämiskriteerit:
- Terve
- 18-35-vuotiaana
- Oikeakätinen
- Pystyy antamaan tietoon perustuva suostumus
- Valmis noudattamaan kaikkia opiskelumenettelyjä
- Saatavilla opiskelun ajan
- Puhu ja ymmärrä englantia.
Poissulkemiskriteerit:
- Huomiovaje-hyperaktiivisuushäiriö (tällä hetkellä hoidossa)
- Neurologiset häiriöt ja sairaudet, mukaan lukien, mutta niihin rajoittumatta: Aiemmat epilepsiakohtaukset (paitsi lapsuuden kuumekohtaukset) - Dementia
- Aivohalvauksen historia
- Parkinsonin tauti
- Multippeliskleroosi
- Aivojen aneurysma
- Aivokasvaimet
- Lääketieteellinen tai neurologinen sairaus tai lääketieteellisen häiriön hoito, joka voi häiritä tutkimukseen osallistumista (esim. epävakaa sydänsairaus, HIV/AIDS, pahanlaatuinen kasvain, maksan tai munuaisten vajaatoiminta)
- Aiempi aivoleikkaus - Kaikki aivolaitteet/implantit, mukaan lukien sisäkorvaistutteet ja aneurysmaklipsit - Sydämentahdistin - Kaikki muut implantoidut elektroniset laitteet - Nykyisen traumaattisen aivovaurion historia -(Naisille) Raskaus tai imetys - Kaikki, jotka tutkija, asettaisi osallistujan lisääntyneeseen riskiin tai estäisi osallistujan täysin noudattamasta tutkimusta tai suorittamasta tutkimusta loppuun
Opintosuunnitelma
Miten tutkimus on suunniteltu?
Suunnittelun yksityiskohdat
- Ensisijainen käyttötarkoitus: Perustiede
- Jako: Satunnaistettu
- Inventiomalli: Crossover-tehtävä
- Naamiointi: Ei mitään (avoin tarra)
Aseet ja interventiot
Osallistujaryhmä / Arm |
Interventio / Hoito |
|---|---|
|
Kokeellinen: TMS etukuoreen, jonka jälkeen TMS parietaaliseen aivokuoreen
Osallistujat saavat TMS:n suorittaessaan kognitiivista ohjaustehtävää.
Ensimmäisessä stimulaatioistunnossaan TMS-kela sijoitetaan päänahan etukuoren päälle.
Heidän toisessa istunnossaan TMS-kela asetetaan päänahan parietaalisen aivokuoren päälle.
Jokaisen istunnon aikana koehenkilöt saavat Theta TMS:n, Alpha TMS:n ja Arrythmic TMS:n.
|
TMS annetaan kunkin kohteen endogeenisen theta-värähtelyn taajuudella (4-7 Hz)
Muut nimet:
TMS annetaan kunkin kohteen endogeenisen alfavärähtelyn taajuudella (8-12 Hz)
Muut nimet:
TMS annetaan rytmisesti; eli pulssisarja satunnaistetulla ajoituksella
Muut nimet:
|
|
Kokeellinen: TMS parietaaliseen aivokuoreen, jota seuraa TMS otsakuoreen
Osallistujat saavat TMS:n suorittaessaan kognitiivista ohjaustehtävää.
Heidän ensimmäisessä stimulaatioistunnossaan TMS-kela asetetaan päänahan parietaalisen aivokuoren päälle.
Toisessa istunnossaan TMS-käämi sijoitetaan päänahan etukuoren päälle.
Jokaisen istunnon aikana koehenkilöt saavat Theta TMS:n, Alpha TMS:n ja Arrythmic TMS:n.
|
TMS annetaan kunkin kohteen endogeenisen theta-värähtelyn taajuudella (4-7 Hz)
Muut nimet:
TMS annetaan kunkin kohteen endogeenisen alfavärähtelyn taajuudella (8-12 Hz)
Muut nimet:
TMS annetaan rytmisesti; eli pulssisarja satunnaistetulla ajoituksella
Muut nimet:
|
Mitä tutkimuksessa mitataan?
Ensisijaiset tulostoimenpiteet
Tulosmittaus |
Toimenpiteen kuvaus |
Aikaikkuna |
|---|---|---|
|
Muistettujen kohteiden määrä
Aikaikkuna: 1 viikko
|
Osallistujat painavat näppäimistön painiketta osoittaakseen, täsmäävätkö tutkitut kohteet muistissa olevien kohteiden kanssa takautuvan vihjeen esittämisen jälkeen.
Tutkijat laskevat osumatiheydeksi määritellyn osumasuhteeksi määritellyn oikean prosentin osumaolosuhteille ja virheellisen prosenttiosuuden osumaolosuhteille, jotka määritellään vääriksi hälytyssuhteiksi.
Muistettujen kohteiden määrä, jota usein kutsutaan työmuistikapasiteetiksi, lasketaan muistettavien kohteiden lukumääränä (2, 3 tai 4) kertaa osumaprosentti miinus väärien hälytysten määrä, jaettuna yhdellä miinus väärien hälytysten määrällä .
Arvoalue on 0–4, jossa suuremmat arvot tarkoittavat parempaa suorituskykyä.
TMS:stä etukuoreen työmuistin kapasiteetti raportoidaan, kun osallistuja ohjattiin oikealle.
TMS:stä parietaaliseen aivokuoreen työmuistin kapasiteetti raportoidaan, kun osallistuja ohjattiin vasemmalle.
|
1 viikko
|
|
Hermoston värähtelyjen amplitudi
Aikaikkuna: 1 viikko
|
Aivojen sähköinen aktiivisuus tallennetaan tehtävän suorittamisen ja aivojen stimulaation aikana.
Tutkijat suorittavat Morletin aallokkonvoluution tallennetulle sähköiselle signaalille hermovärähtelyjen amplitudin laskemiseksi taajuuskaistoilla: theta (4-7 hertsiä) ja alfa (8-12 hertsiä).
Hermoston värähtelyjen amplitudi raportoidaan stimulaation toisella puoliskolla stimuloitavalla alueella.
Amplitudi normalisoidaan kullekin osallistujalle prosentuaalisena muutoksena amplitudista perusjakson aikana (ennen tehtävän alkamista).
TMS:stä frontaaliseen aivokuoreen raportoidaan theta-värähtelyjen amplitudi ja TMS:stä parietaaliseen aivokuoreen alfavärähtelyjen amplitudi.
|
1 viikko
|
|
Vasteaika
Aikaikkuna: 1 viikko
|
Osallistujat painavat näppäimistön painiketta osoittaakseen, täsmäävätkö koetinkohteet muistissa olevien kohteiden kanssa takautuvan vihjeen esittämisen jälkeen.
Tutkijat laskevat tämän valinnan vasteajan napin painalluksen ja anturin esillepanon välisenä erona.
TMS:stä etukuoreen vasteaika raportoidaan, kun osallistuja ohjattiin oikealle.
TMS:stä parietaaliseen aivokuoreen vasteaika raportoidaan, kun osallistuja ohjattiin vasemmalle.
|
1 viikko
|
Yhteistyökumppanit ja tutkijat
Yhteistyökumppanit
Julkaisuja ja hyödyllisiä linkkejä
Yleiset julkaisut
- Fries P. Rhythms for Cognition: Communication through Coherence. Neuron. 2015 Oct 7;88(1):220-35. doi: 10.1016/j.neuron.2015.09.034.
- Klimesch W, Sauseng P, Hanslmayr S. EEG alpha oscillations: the inhibition-timing hypothesis. Brain Res Rev. 2007 Jan;53(1):63-88. doi: 10.1016/j.brainresrev.2006.06.003. Epub 2006 Aug 1.
- Albouy P, Weiss A, Baillet S, Zatorre RJ. Selective Entrainment of Theta Oscillations in the Dorsal Stream Causally Enhances Auditory Working Memory Performance. Neuron. 2017 Apr 5;94(1):193-206.e5. doi: 10.1016/j.neuron.2017.03.015. Epub 2017 Mar 23.
- Roux F, Uhlhaas PJ. Working memory and neural oscillations: alpha-gamma versus theta-gamma codes for distinct WM information? Trends Cogn Sci. 2014 Jan;18(1):16-25. doi: 10.1016/j.tics.2013.10.010. Epub 2013 Nov 19.
- Hanslmayr S, Matuschek J, Fellner MC. Entrainment of prefrontal beta oscillations induces an endogenous echo and impairs memory formation. Curr Biol. 2014 Apr 14;24(8):904-9. doi: 10.1016/j.cub.2014.03.007. Epub 2014 Mar 27.
- Popov T, Popova P, Harkotte M, Awiszus B, Rockstroh B, Miller GA. Cross-frequency interactions between frontal theta and posterior alpha control mechanisms foster working memory. Neuroimage. 2018 Nov 1;181:728-733. doi: 10.1016/j.neuroimage.2018.07.067. Epub 2018 Jul 31.
- Reinhart RMG. Disruption and rescue of interareal theta phase coupling and adaptive behavior. Proc Natl Acad Sci U S A. 2017 Oct 24;114(43):11542-11547. doi: 10.1073/pnas.1710257114. Epub 2017 Oct 9.
- Romei V, Thut G, Silvanto J. Information-Based Approaches of Noninvasive Transcranial Brain Stimulation. Trends Neurosci. 2016 Nov;39(11):782-795. doi: 10.1016/j.tins.2016.09.001. Epub 2016 Sep 30.
- Thut G, Veniero D, Romei V, Miniussi C, Schyns P, Gross J. Rhythmic TMS causes local entrainment of natural oscillatory signatures. Curr Biol. 2011 Jul 26;21(14):1176-85. doi: 10.1016/j.cub.2011.05.049. Epub 2011 Jun 30.
- Wallis G, Stokes M, Cousijn H, Woolrich M, Nobre AC. Frontoparietal and Cingulo-opercular Networks Play Dissociable Roles in Control of Working Memory. J Cogn Neurosci. 2015 Oct;27(10):2019-34. doi: 10.1162/jocn_a_00838. Epub 2015 Jun 4.
- Wang XJ. Neurophysiological and computational principles of cortical rhythms in cognition. Physiol Rev. 2010 Jul;90(3):1195-268. doi: 10.1152/physrev.00035.2008.
- Wolinski N, Cooper NR, Sauseng P, Romei V. The speed of parietal theta frequency drives visuospatial working memory capacity. PLoS Biol. 2018 Mar 14;16(3):e2005348. doi: 10.1371/journal.pbio.2005348. eCollection 2018 Mar.
- Rouder JN, Morey RD, Morey CC, Cowan N. How to measure working memory capacity in the change detection paradigm. Psychon Bull Rev. 2011 Apr;18(2):324-30. doi: 10.3758/s13423-011-0055-3.
Opintojen ennätyspäivät
Opi tärkeimmät päivämäärät
Opiskelun aloitus (Todellinen)
Ensisijainen valmistuminen (Todellinen)
Opintojen valmistuminen (Todellinen)
Opintoihin ilmoittautumispäivät
Ensimmäinen lähetetty
Ensimmäinen toimitettu, joka täytti QC-kriteerit
Ensimmäinen Lähetetty (Todellinen)
Tutkimustietojen päivitykset
Viimeisin päivitys julkaistu (Todellinen)
Viimeisin lähetetty päivitys, joka täytti QC-kriteerit
Viimeksi vahvistettu
Lisää tietoa
Tähän tutkimukseen liittyvät termit
Muut tutkimustunnusnumerot
- 18-1789
- R01MH111889 (Yhdysvaltain NIH-apuraha/sopimus)
Lääke- ja laitetiedot, tutkimusasiakirjat
Tutkii yhdysvaltalaista FDA sääntelemää lääkevalmistetta
Tutkii yhdysvaltalaista FDA sääntelemää laitetuotetta
Yhdysvalloissa valmistettu ja sieltä viety tuote
Nämä tiedot haettiin suoraan verkkosivustolta clinicaltrials.gov ilman muutoksia. Jos sinulla on pyyntöjä muuttaa, poistaa tai päivittää tutkimustietojasi, ota yhteyttä register@clinicaltrials.gov. Heti kun muutos on otettu käyttöön osoitteessa clinicaltrials.gov, se päivitetään automaattisesti myös verkkosivustollemme .