Visuaalisen havainnon ja visuomotorisen oppimisen parantaminen aivoverkoston vuorovaikutuksen neurofeedbackin avulla. (NF-BrainNet)
Neurotiede on pitkään keskittynyt aivojen toiminnan ymmärtämiseen tehtävän suorittamisen aikana. Tämän seurauksena nykyiset harjoitusmenetelmät pyrkivät maksimoimaan aivojen aktivoitumisen harjoitetun tehtävän aikana. Uudet todisteet kuitenkin osoittavat, että tämä ei ehkä ole tehokas tapa edetä. Ihmiset saavuttavat maksimaalisen suorituskyvyn vain silloin, kun aivoverkosto on korkean spontaanin vuorovaikutuksen ja aivojen alueiden välisen kommunikoinnin tilassa ennen harjoittelua tai toisin sanoen korkeassa "verkkoviestinnän" tilassa. Tässä tapauksessa tehtävän aikana vaaditaan minimaalista vaivaa. Tämä vaatii uusia oppimisstrategioita, joiden tarkoituksena on saada aikaan korkeampi verkkoviestintä ennen tehtävän suorittamista. Tutkijat ovat aiemmin osoittaneet, että terveet ihmiset voivat oppia lisäämään motoristen alueiden (eli liikettä ohjaavien alueiden) verkkoviestintää, kun he saavat reaaliaikaista palautetta nykyisestä aktiivisuudestaan, joka tunnetaan nimellä neurofeedback. Neuropalautteessa koehenkilöt saavat jatkuvaa palautetta aivotoiminnan tilasta nykyhetkellä. Tämän palautteen avulla he voivat oppia muuttamaan omaa aivotoimintaansa.
Tämän tutkimuksen tavoitteena on validoida neurofeedback uudeksi hoitomenetelmäksi korkean verkkoviestinnän indusoimiseksi levossa (eli kun osallistujat eivät ole mukana tehtävässä) ja testata, voiko tämä lisääntynyt verkkoviestintä parantaa visuaalista havaintoa ja motorista oppimista. .
Tutkimuksen yleiskatsaus
Tila
Ehdot
Yksityiskohtainen kuvaus
Kuten tutkijat ovat nähneet pilottitutkimuksessa, osallistujat eivät pysty parantamaan visuaalisten aivojen alueiden (eli valoärsykkeitä prosessoivien alueiden) verkkoviestintää neurofeedbackin avulla, kun palaute havaitaan silmillä. Siksi kokeen 1 tavoitteena on löytää vaihtoehtoinen palautemuoto, jonka avulla osallistujat voivat tehokkaasti lisätä verkkoviestintää. Erityisesti osallistujat saavat neuropalautteen äänen, ihon tärinän tai molempien muodossa. Neuropalautteena äänenä tutkijat käyttävät rentouttavia ääniä, joiden on aiemmin havaittu tehostavan verkkoviestintää. Neurofeedbackissä värähtelynä sähköiset tai vibrotaktiilistimulaattorit stimuloivat sekä käsiä että jalkoja, sillä aikaisemmat tutkimukset ovat havainneet positiivisen vaikutuksen aivojen verkkoviestintään. Sensorisen stimulaation intensiteettiä moduloidaan kohdeaivoalueen ja muun aivojen välisen verkkoviestinnän nykyisen tason perusteella. Siten suurempi kommunikaatio johtaa heikentyneeseen palautteen intensiteettiin. Ajatuksena on, että koehenkilöt oppivat ylläpitämään korkean kommunikoinnin tiloja ilman sensorista palautetta. Koehenkilöt saavat ohjeen alentaa palautetasoa ilmoittamatta mistään erityisestä mielenkuvan strategiasta, sillä tutkijat ovat aiemmin havainneet, ettei mikään erityinen mielikuvatehtävä pysty parantamaan alfakaistaista FC:tä ilman palautetta. Lopuksi, tutkiakseen vaikutuksia käyttäytymistasolla, tutkijat arvioivat lisäksi visuaalista havaintoa jokaisen istunnon alussa ja lopussa, kuten edellisessä tutkimuksessa.
Kokeessa 2 kokeen 1 neurofeedback modaliteetti otetaan käyttöön sen testaamiseksi, voiko verkkoviestinnän lisääminen neurofeedbackin avulla parantaa visuomotorista oppimista. Visuomotorista oppimista mitataan peilipiirrostehtävällä, koska tutkijoilla on näyttöä toteutettavuudesta aikaisemmasta tutkimuksesta ja koska se on hyvä malli klinikoilla tarvittavalle uudelleenoppimiselle.
Molemmissa kokeissa osallistujille tehdään magneettikuvaus (MRI). Tämä MRI lisää neurofeedbackin tarkkuutta.
Opintotyyppi
Ilmoittautuminen (Todellinen)
Vaihe
- Ei sovellettavissa
Yhteystiedot ja paikat
Opiskelupaikat
-
-
-
Bern, Sveitsi, 3010
- Division of Neurorehabilitation, Department of Neurology, Inselspital, Bern University Hospital, University of Bern, Switzerland.
-
-
Osallistumiskriteerit
Kelpoisuusvaatimukset
Opintokelpoiset iät
Hyväksyy terveitä vapaaehtoisia
Kuvaus
Sisällyttämiskriteerit:
- Allekirjoitettu tietoinen suostumus
- Ikä vähintään 18 vuotta
- Normaali tai normaaliksi korjattu näkö
- Ei neurologisia tai psykiatrisia sairauksia
- Ei säännöllistä bentsodiatsepiinien tai neuroleptien käyttöä
Poissulkemiskriteerit:
- Mikä tahansa kirurginen toimenpide aivoihin
- Huumeiden tai alkoholin väärinkäyttö
- Ei-MRI-turvallisen metallin läsnäolo kehossa
Opintosuunnitelma
Miten tutkimus on suunniteltu?
Suunnittelun yksityiskohdat
- Ensisijainen käyttötarkoitus: Hoito
- Jako: Satunnaistettu
- Inventiomalli: Tehtävätehtävä
- Naamiointi: Yksittäinen
Aseet ja interventiot
Osallistujaryhmä / Arm |
Interventio / Hoito |
|---|---|
|
Kokeellinen: Koe 1
Osallistujat osallistuvat kolmeen eri istuntoon.
Jokaisessa istunnossa verkkoviestintä visuaalisilla alueilla yhdistetään äänen voimakkuuteen, kosketusstimulaatioon tai molempiin.
|
EEG:llä visuaalisilla alueilla mitattu verkkovuorovaikutus yhdistetään äänen voimakkuuteen.
EEG:llä visuaalisilla alueilla mitattu verkkovuorovaikutus yhdistetään kosketusstimulaation voimakkuuteen (eli sekä käsiin että jalkoihin sovelletut sähköiset tai vibrotaktiilistimulaattorit).
EEG:llä visuaalisilla alueilla mitattu verkkovuorovaikutus yhdistetään äänen voimakkuuteen ja kosketusstimulaatioon.
|
|
Kokeellinen: Koe 2 (ryhmä A)
Osallistujat käyvät läpi neurofeedback-harjoittelun verkkoviestinnästä kohdeaivoalueen (eli vasemman yläpään parietaalialueen) ja muun aivojen välillä noin 20 minuutin ajan (tarkka kesto määritetään kokeesta 1 saatujen kokemusten perusteella) käyttämällä aistipalautetta. Kokeessa 1 määritetty modaliteetti.
Sitten he suorittavat peilikuvan.
|
Osallistujat harjoittelevat vähentämään aististimulaation intensiteettiä (määritetty kokeessa 1), joka on yhdistetty verkkovuorovaikutukseen tietyllä aivoalueella.
|
|
Active Comparator: Koe 2 (ryhmä B)
Osallistujat harjoittavat neurofeedbackia toisessa (oikeassa) pallonpuoliskossa olevan kontrolli-aivoalueen verkkoviestinnän harjoittamiseen, joka ei ole suoraan yhteydessä visuomotoriseen prosessointiin tai oppimiseen, käyttäen muuten samaa kestoa ja palautetta.
Tämä ohjausehto mahdollistaa samanlaisen palautekokemuksen saamisen ja siten todellisen sokaisun.
Lisäksi se mahdollistaa palautekoulutuksen tilaspesifisyyden arvioinnin.
Neurofeedbackin jälkeen he suorittavat peilikuvan.
|
Osallistujat harjoittelevat vähentämään aististimulaation intensiteettiä (määritetty kokeessa 1), joka on yhdistetty verkkovuorovaikutukseen tietyllä aivoalueella.
|
|
Ei väliintuloa: Koe 2 (ryhmä C)
Osallistujat eivät saa neurofeedbackia, vaan harjoittelevat suoraan peilipiirustustehtävää.
|
Mitä tutkimuksessa mitataan?
Ensisijaiset tulostoimenpiteet
Tulosmittaus |
Toimenpiteen kuvaus |
Aikaikkuna |
|---|---|---|
|
Muutoksia verkkoviestinnässä
Aikaikkuna: Alfa-kaistainen FC mitataan EEG:llä 10 minuuttia (min) ennen neurofeedbackia, noin. 20 min neurofeedbackin aikana ja 10 min neurofeedbackin jälkeen.
|
Molempien kokeiden ensisijainen tulosmitta on verkkoviestinnän muutos neurofeedbackin aikana mitattuna elektroenkefalografialla (EEG).
Verkkoviestintä lasketaan alfa-kaistan toiminnallisena liitettävyytenä (FC), kuten tutkijoiden validointipapereissa on kuvattu.
|
Alfa-kaistainen FC mitataan EEG:llä 10 minuuttia (min) ennen neurofeedbackia, noin. 20 min neurofeedbackin aikana ja 10 min neurofeedbackin jälkeen.
|
Toissijaiset tulostoimenpiteet
Tulosmittaus |
Toimenpiteen kuvaus |
Aikaikkuna |
|---|---|---|
|
Näköaisti
Aikaikkuna: Visuaalisen havainnon tehtävä annetaan jokaisen istunnon alussa. Sitten 10 minuutin EEG:n jälkeen n. 20 min neurofeedback ja 10 min EEG tehtävä toistetaan.
|
Kokeen 1 toissijainen tulosmitta on visuaalisen havainnon käyttäytymiskyky.
Parempi visuaalinen suorituskyky johtaa korkeampaan havaittujen ärsykkeiden prosenttiosuuteen joko näytön vasemmalla tai oikealla puolella, kuten tutkijoiden validointipaperissa.
|
Visuaalisen havainnon tehtävä annetaan jokaisen istunnon alussa. Sitten 10 minuutin EEG:n jälkeen n. 20 min neurofeedback ja 10 min EEG tehtävä toistetaan.
|
|
Visuomotorinen oppiminen
Aikaikkuna: 5 minuutin esitesti peilipiirrostehtävässä saadaan 10 minuutin EEG:n ja 20 minuutin neurofeedbackin jälkeen. Sitten 20 minuutin harjoittelun jälkeen tehtävässä tehdään 5 minuutin jälkitesti.
|
Kokeen 2 toissijainen tulosmitta on visuomotorisen oppimistehtävän oppimishyöty.
Erityisesti käytettävä visuomotorinen oppimistehtävä on peilipiirustustehtävä.
Kuten validointipapereissa, kaksi kiinnostavaa muuttujaa ovat virheiden määrä ja valmistumisaika.
|
5 minuutin esitesti peilipiirrostehtävässä saadaan 10 minuutin EEG:n ja 20 minuutin neurofeedbackin jälkeen. Sitten 20 minuutin harjoittelun jälkeen tehtävässä tehdään 5 minuutin jälkitesti.
|
Yhteistyökumppanit ja tutkijat
Yhteistyökumppanit
Tutkijat
- Päätutkija: Adrian Guggisberg, Prof. Dr., Division of Neurorehabilitation, Department of Neurology, Inselspital, Bern University Hospital, University of Bern, Switzerland.
Julkaisuja ja hyödyllisiä linkkejä
Yleiset julkaisut
- Mottaz A, Solca M, Magnin C, Corbet T, Schnider A, Guggisberg AG. Neurofeedback training of alpha-band coherence enhances motor performance. Clin Neurophysiol. 2015 Sep;126(9):1754-60. doi: 10.1016/j.clinph.2014.11.023. Epub 2014 Dec 6.
- Guggisberg AG, Honma SM, Findlay AM, Dalal SS, Kirsch HE, Berger MS, Nagarajan SS. Mapping functional connectivity in patients with brain lesions. Ann Neurol. 2008 Feb;63(2):193-203. doi: 10.1002/ana.21224.
- Guggisberg AG, Dalal SS, Zumer JM, Wong DD, Dubovik S, Michel CM, Schnider A. Localization of cortico-peripheral coherence with electroencephalography. Neuroimage. 2011 Aug 15;57(4):1348-57. doi: 10.1016/j.neuroimage.2011.05.076. Epub 2011 Jun 7.
- Dubovik S, Pignat JM, Ptak R, Aboulafia T, Allet L, Gillabert N, Magnin C, Albert F, Momjian-Mayor I, Nahum L, Lascano AM, Michel CM, Schnider A, Guggisberg AG. The behavioral significance of coherent resting-state oscillations after stroke. Neuroimage. 2012 May 15;61(1):249-57. doi: 10.1016/j.neuroimage.2012.03.024. Epub 2012 Mar 13.
- Paszkiel S, Dobrakowski P, Lysiak A. The Impact of Different Sounds on Stress Level in the Context of EEG, Cardiac Measures and Subjective Stress Level: A Pilot Study. Brain Sci. 2020 Oct 13;10(10):728. doi: 10.3390/brainsci10100728.
- Freyer F, Reinacher M, Nolte G, Dinse HR, Ritter P. Repetitive tactile stimulation changes resting-state functional connectivity-implications for treatment of sensorimotor decline. Front Hum Neurosci. 2012 May 23;6:144. doi: 10.3389/fnhum.2012.00144. eCollection 2012.
- Allaman L, Mottaz A, Guggisberg AG. Disrupted resting-state EEG alpha-band interactions as a novel marker for the severity of visual field deficits after brain lesion. Clin Neurophysiol. 2021 Sep;132(9):2101-2109. doi: 10.1016/j.clinph.2021.05.029. Epub 2021 Jun 28.
- Allaman L, Mottaz A, Kleinschmidt A, Guggisberg AG. Spontaneous Network Coupling Enables Efficient Task Performance without Local Task-Induced Activations. J Neurosci. 2020 Dec 9;40(50):9663-9675. doi: 10.1523/JNEUROSCI.1166-20.2020. Epub 2020 Nov 6.
- Manuel AL, Guggisberg AG, Theze R, Turri F, Schnider A. Resting-state connectivity predicts visuo-motor skill learning. Neuroimage. 2018 Aug 1;176:446-453. doi: 10.1016/j.neuroimage.2018.05.003. Epub 2018 May 4.
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 (Arvioitu)
Viimeisin lähetetty päivitys, joka täytti QC-kriteerit
Viimeksi vahvistettu
Lisää tietoa
Tähän tutkimukseen liittyvät termit
Muita asiaankuuluvia MeSH-ehtoja
Muut tutkimustunnusnumerot
- 2022-00976
Yksittäisten osallistujien tietojen suunnitelma (IPD)
Aiotko jakaa yksittäisten osallistujien tietoja (IPD)?
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 .