Migliorare l'intelligibilità del parlato utilizzando la stimolazione transcranica a corrente alternata (tACS) (StimSpeechCom)

Contesto e motivazioni In Europa, 71 milioni di persone - il 16% della popolazione - soffrono di problemi di udito. Una delle principali conseguenze dell'ipoacusia è la ridotta capacità di comprensione del parlato, specialmente in condizioni acusticamente impegnative come in ambienti riverberanti o rumorosi.

Il progetto proposto ha lo scopo di sviluppare la nostra comprensione dei meccanismi che possono essere sfruttati per supportare la comprensione del parlato in condizioni di ascolto difficili e di come possono essere migliorati negli ascoltatori con problemi di udito e anziani.

A tal fine, i meccanismi neurali compensatori dell'integrazione articolatorio-motoria saranno testati applicando la stimolazione transcranica a corrente alternata (tACS) sulla vMC.

Obiettivo(i) L'obiettivo generale dello studio è quello di far luce sui meccanismi compensatori che supportano la comprensione del parlato in condizioni percettivamente impegnative.

Esperimento da 1 a 3 L'obiettivo primario è testare l'utilità dell'integrazione uditivo-motoria per la comprensione del parlato degradato (DS).

Un obiettivo secondario è valutare l'interazione tra il livello di degradazione di DS e il miglioramento delle prestazioni indotto da tACS. Un altro obiettivo secondario è esplorare le potenziali differenze dei miglioramenti indotti da tACS negli ascoltatori con problemi di udito più giovani e più anziani.

Esperimento 4 L'obiettivo primario è testare l'utilità della coerenza cerebro-acustica per la comprensione del SIN. L'obiettivo secondario dell'esperimento 4 è verificare se la coerenza cerebro-acustica riflette l'elaborazione a livello di sillaba.

Considerazioni statistiche:

Per tutti gli esperimenti, saranno condotte ANOVA a misure ripetute ad effetto misto. I t-test accoppiati corretti per confronti multipli verranno applicati per i confronti posthoc.

Numero di partecipanti con motivazione

Le analisi di potenza sono state condotte separatamente per ogni esperimento assumendo una dimensione dell'effetto intermedia. Il risultato dell'analisi della potenza suggerisce che la dimensione totale minima del campione per l'esperimento 1 sia 30, per gli esperimenti 2+3 sia 50 e 60 per l'esperimento 4.

Esperimento 1 Il risultato dell'analisi della potenza suggerisce una dimensione totale minima del campione di 30 partecipanti più giovani.

Esperimento 2-3 Il risultato dell'analisi di potenza suggerisce una dimensione totale minima del campione 50, inclusi 25 partecipanti più giovani e 25 più anziani; Esperimento 4 Il risultato dell'analisi della potenza suggerisce una dimensione totale minima del campione di 60 persone, inclusi 30 partecipanti più giovani e 30 più anziani nell'esperimento.

Gestione dei dati mancanti e degli abbandoni Gli abbandoni ei partecipanti che devono essere esclusi a causa di soglie uditive inferiori alla norma, come determinato dallo screening pre-test, saranno sostituiti da partecipanti appena reclutati. In caso di dati mancanti, le analisi vengono effettuate con i dati disponibili. I dati di abbandono saranno analizzati e resi anonimi al termine dell'analisi dei dati.

Intervento di studio

L'intervento principale dello studio è la stimolazione tACS. Verranno utilizzati due protocolli di stimolazione.

Il Protocollo di stimolazione 1 (SP1) utilizzato negli Esperimenti 1-3 comporta una stimolazione continua ad alta frequenza (2 kHz). Nell'esperimento 1, SP1 verrà applicato online (durante la registrazione aMEP). Negli esperimenti 2-3, SP1 verrà applicato offline (prima dell'inizio dell'attività) per 20 minuti.

Il protocollo di stimolazione 2 (SP2) utilizzato nell'esperimento 4 prevede la stimolazione tACS online (durante l'esecuzione dell'attività) a bassa frequenza (env) (1-8Hz).

In tutti gli esperimenti, l'intensità di stimolazione sarà di 2 mA (valore picco-picco, corrispondente a un'onda sinusoidale di ±1 mA di ampiezza).

La stimolazione verrà erogata attraverso elettrodi di gomma conduttiva posizionati sopra la corteccia motoria ventrale (vMC). Gli elettrodi saranno posizionati secondo il sistema EEG internazionale 10-20 per identificare la posizione del bersaglio.

Inoltre, la stimolazione TMS verrà applicata nell'esperimento 1 per misurare i potenziali evocati motori articolatori (aMEP).

L'intensità della stimolazione sarà pari al 120% della soglia motoria individuale dei partecipanti [3].

La TMS monofasica a singolo impulso verrà applicata sulla corteccia motoria labiale nel vMC per indurre aMEPs.

Procedure di studio

Pre-selezione

• valutazione dei criteri di inclusione/esclusione
• raccolta di informazioni demografiche

Screening dell'audizione e della percezione del parlato

• Screening della soglia uditiva
• Soglia di ricezione del parlato
• Soglia di ricezione del testo

Livello di intelligibilità soggettiva Prima della sessione sperimentale di ogni esperimento, verrà valutato il livello di intelligibilità soggettiva, al fine di stimare i livelli di degradazione che producono prestazioni di riconoscimento del 75% (facile), 50% (medio) e 25% (difficile). Il degrado assumerà la forma di noise vocoding, che consente la manipolazione parametrica dell'intelligibilità del parlato. Questa è una manipolazione che riduce il contenuto spettrale del discorso, senza intaccarne il contenuto temporale. Il risultato ricorda un rauco sussurro robotico.

Esperimento 1:

Ogni partecipante viene sottoposto a due sessioni di tACS: una sessione sperimentale con tACS online a 2kHz e una sessione di controllo, in cui viene erogata una finta stimolazione, ciascuna della durata di 20 minuti (l'ordine della sessione è controbilanciato). Durante l'esperimento, gli aMEP indotti da TMS saranno registrati dai muscoli delle labbra dei partecipanti.

Esperimento 2:

Ogni partecipante viene sottoposto a due sessioni tACS: una sessione sperimentale in cui viene erogata tACS a 2kHz e una sessione di controllo in cui viene erogata una finta stimolazione, ciascuna della durata di 10 minuti (l'ordine della sessione è controbilanciato). Nel periodo di 20 minuti successivo a ciascuna sessione tACS, i partecipanti sentiranno stimoli vocali degradati a vari livelli di intelligibilità. Verrà chiesto loro di trascrivere le parole che sentono (utilizzando la tastiera di un computer) il più rapidamente possibile e con un massimo di 10 secondi per voce. Saranno presentati con 30 parole a ciascuno dei livelli di degradazione basso, medio e alto, nonché 30 stimoli chiari, in ordine casuale.

Esperimento 3:

La comprensione vocale di base del rumore dei partecipanti (per una descrizione della procedura vedere la sezione 3.2) sarà valutata utilizzando la stessa procedura di test dell'Esperimento 1. In un gruppo sperimentale, tACS con le stesse impostazioni sopra descritte (SP1) saranno utilizzate per indurre un aumento dell'eccitabilità articolatorio-motoria; in un gruppo di controllo, verranno somministrate tACS sham. Nel successivo periodo di 20 minuti, i partecipanti riceveranno una formazione sul discorso vocale con rumore. L'addestramento consisterà in 250 parole presentate in coppia, prima un'istanza chiara di una parola, quindi la sua controparte degradata, 200 ms dopo l'offset della parola chiara. Le coppie di parole verranno presentate con un intervallo inter-trial jittered (ITI) di 1500 ± 500 ms. È stato dimostrato che questo tipo di presentazione può essere molto efficace per migliorare rapidamente la comprensione delle parole codificate dal rumore: con la presentazione di 120 elementi (che impiegano circa 10 minuti per presentare) l'accuratezza dei partecipanti nell'identificazione delle parole è migliorata da circa il 20% a oltre il 30%. % [4]. La comprensione delle parole pronunciate dal rumore verrà valutata nuovamente dopo l'allenamento.

Esperimento 4:

I partecipanti vengono sottoposti a due sessioni tACS, in cui verranno testati nella comprensione DS mentre ricevono prove env-tACS o env-tACS invertite nel tempo, intervallate da prove di stimolazione fittizia. Come nell'esperimento 1, ai partecipanti verranno presentati 30 stimoli degradati in ciascuna delle tre diverse estensioni e 30 stimoli chiari e verrà chiesto di trascrivere le parole che sentono entro 10 secondi.

Ulteriori aspetti Considerazioni etiche complessive Lo studio ha il potenziale per portare sia un valore scientifico, associato al miglioramento della comprensione dei meccanismi compensatori che supportano la comprensione del parlato degradata, sia un valore sociale, in quanto i suoi risultati potrebbero informare lo sviluppo di nuove strategie di intervento per superare l'udito compromissione o informare il miglioramento di quelli esistenti. I risultati dello studio sono generalizzabili a molte (se non alla maggior parte di tutte) situazioni di ascolto in condizioni percettivamente impegnative, come l'ipoacusia. Dato che i maggiori oneri sociali della disabilità uditiva sono associati al normale declino dell'udito correlato all'età (cioè la presbiacusia), miriamo ad estendere la generalizzabilità dei risultati alla terza età includendo un campione di partecipanti provenienti da una popolazione anziana.

Dichiarazione di buona pratica clinica (GCP) Questo studio sarà condotto in conformità con il protocollo, l'attuale versione della Dichiarazione di Helsinki, la Conferenza internazionale sull'armonizzazione-GCP, la legge svizzera sulla ricerca umana e altri requisiti legali e normativi pertinenti a livello locale

Valutazione rischio-beneficio Non ci sono rischi associati agli stessi interventi dello studio, purché vengano rispettati i criteri di esclusione, ad eccezione di rari effetti lievi e transitori della stimolazione tACS. Né sono previsti rischi di accesso non autorizzato ai dati da parte di terzi o identificazione indesiderata dei partecipanti.

Gli studi non si aspettano benefici immediati per il partecipante. Tuttavia, i partecipanti (e chiunque altro) possono trarre vantaggio dai valori scientifici e sociali potenzialmente forti dello studio derivanti da una migliore comprensione dei meccanismi neurali (compensatori) coinvolti nella sfida alla percezione del parlato e dei dispositivi medici (ad esempio, gli apparecchi acustici) che possono seguire .

Controllo di qualità e protezione dei dati Misure di qualità Al fine di assicurare una buona qualità dei dati, tutti i membri del progetto sono formati su tutti gli aspetti importanti relativi allo studio. Al personale verranno fornite le conoscenze teoriche e pratiche sullo specifico dispositivo di stimolazione cerebrale elettrica non invasiva e sul protocollo sperimentale utilizzato nel particolare esperimento in cui è coinvolto, attraverso un'attenta considerazione del protocollo sperimentale e l'esecuzione di sessioni pratiche. Al fine di garantire che i dati non vengano persi o danneggiati, verranno archiviati in duplice copia. L'investigatore eseguirà regolari controlli sulla qualità dei dati.

Per garantire la qualità, lo sponsor, il comitato etico o un monitor di sperimentazione indipendente possono visitare i siti di ricerca. In tali occasioni è concesso l'accesso diretto ai dati di origine ea tutti i file relativi allo studio. Tutte le parti coinvolte mantengono i dati dei partecipanti strettamente riservati.

Registrazione dei dati e dati di origine

Un modulo elettronico di segnalazione del caso (e-CRF) sarà conservato per:

• partecipanti che sono stati inclusi* e hanno concluso con successo lo studio
• partecipanti che sono stati inclusi* nello studio ma che hanno dovuto essere esclusi a causa di un udito subnormale come determinato dal pre-screening (i partecipanti sono consapevoli di questa possibilità, come sarà indicato sia nel foglio informativo del partecipante che nel consenso informato) *inclusione è determinato dalla firma del modulo di consenso. È responsabilità dello sperimentatore assicurare che tutti i dati nel corso dello studio vengano inseriti in modo completo e corretto nel rispettivo database. I documenti essenziali devono essere conservati per almeno 10 anni dopo la fine regolare o una cessazione anticipata del rispettivo studio (art. 25 der KlinV). Le e-CRF non identificheranno i partecipanti in base al nome o alla data di nascita, ma forniranno appropriati ID identificativi con codice fittizio. Le e-CRF saranno archiviate in un foglio Excel protetto da password e saranno accessibili solo al personale autorizzato che richiede i dati per adempiere ai propri compiti nell'ambito dello studio. Il ricercatore principale controllerà il corretto inserimento dei dati nel database.

I documenti di origine in questo studio sono dati demografici, moduli di consenso informato, numeri di randomizzazione, (S)AE e risultati di esami pertinenti. I dati registrati nelle e-CRF sono l'ID partecipante anonimizzato, l'età, la data di partecipazione, i criteri di inclusione ed esclusione, le soglie uditive, le condizioni assegnate e la valutazione soggettiva del trattamento.

Riservatezza e codifica I dati della sperimentazione e dei partecipanti saranno trattati con la massima discrezione e saranno accessibili solo al personale autorizzato che richiede i dati per adempiere ai propri doveri nell'ambito dello studio. Sulle CRF e su altri documenti specifici dello studio, i partecipanti sono identificati solo da un numero di partecipante univoco, memorizzato nell'elenco di identificazione dei partecipanti.

Al fine di proteggerlo da divulgazione, alterazione, cancellazione, copia e furto non autorizzati o accidentali, ma allo stesso tempo per garantirne la tracciabilità (audit trail; ClinO, art. 18), lo sperimentatore memorizzerà l'elenco di identificazione dei partecipanti in due formati. Una versione elettronica verrà archiviata in una cartella di rete sicura del centro di ricerca responsabile (l'Università di Zurigo (UZH) o l'Inselspital Bern) accessibile solo agli investigatori. Inoltre, una versione cartacea sarà custodita nell'edificio dell'Istituto Psicologico dell'UZH e accessibile solo all'investigatore.

Conservazione e distruzione dei dati dello studio Tutti i dati dello studio vengono archiviati per 10 anni dopo la conclusione dello studio o la conclusione anticipata dello studio. Tutti i dati dello studio (comprese le copie digitali dei documenti fisici) saranno conservati in due archivi, al fine di garantire la disponibilità di una copia di backup nel caso in cui i file in uno degli archivi vengano danneggiati, modificati in modo errato o persi. Pertanto, i dati verranno archiviati in una cartella di rete sicura dell'UZH accessibile solo dai membri del progetto e solo all'interno della rete dell'Università di Zurigo, nonché in una cartella di un disco rigido di archiviazione di massa (HDD) protetta da password. Se un'unità di archiviazione di backup centrale UZH sarà disponibile prima della fine dello studio, i dati dal disco rigido verranno spostati lì. I dati cartacei (ovvero consenso informato e questionari) saranno chiusi a chiave nell'edificio UZH.

Monitoraggio e registrazione A causa dei bassi rischi associati a questo studio, verrà applicato un monitoraggio interno dello studio: il ricercatore principale controllerà regolarmente l'accuratezza del protocollo, dei dati e dei consensi informati ottenuti dai membri del progetto e si assicurerà che non manchino dati e conservazione dei dati nel rispetto del protocollo. I dati/documenti di origine saranno accessibili ai monitor e le domande riceveranno risposta durante il monitoraggio.

Lo studio sarà inoltre registrato in una lingua nazionale (tedesco) nel Portale nazionale svizzero di sperimentazione clinica (SNCTP) tramite BASEC.

Finanziamento/Pubblicazione/Dichiarazione di interesse Lo studio è interamente finanziato dal Fondo nazionale svizzero (FNS). Dopo le analisi statistiche di ciascun esperimento, il responsabile del progetto renderà accessibili le pre-stampe non pubblicate e non sottoposte a revisione paritaria attraverso un portale ad accesso aperto (ad es. rivista. Solo i dati non clinici saranno resi disponibili in forma anonima. I risultati dello studio saranno comunicati ai partecipanti se indicano che desiderano essere informati dei risultati dello studio.

Tutti i membri del progetto non dichiarano alcun conflitto di interessi.