ヒト視床の認知制御機能
認知制御のネットワークメカニズム
調査の概要
状態
状態
条件
条件
介入・治療
介入・治療
詳細な説明
調査員が以下で詳細に説明する3種類のテスト手順(認知行動テスト、EEG、およびMRI)があります。 関係する手順の種類は、参加者によって参加者ごとに異なります。これは、調査員が必要なデータとどの手順が参加するかによって異なります。 被験者は、2つまたは3つのすべてのテスト手順(MRI、EEG、および行動)に参加する場合があります。 この対象は、調査研究に参加しないと同等のテスト手順のいずれかを自由に拒否できます。 各手順の場合、テスト時間は3時間を超えることはないため、被験者の最大時間のコミットメントは9時間になります。 各被験者について、24時間以内に2つのテスト手順が発生しません。 同じ24時間以内に2つのテスト手順が発生する場合、2つのテスト手順の間の時間は、被験者にとって最も便利なものになります。 同じ24時間以内に発生しないテスト手順の間の時間は、被験者にとって最も便利なものです(これは、被験者に応じて数週間または数ヶ月を意味する可能性があります。) 被験者が参加することに同意する特定の手順は、同意フォームで確認されます。 被験者がこれらの3種類の手順に参加する順序は、被験者ごとに異なります。これは、被験者のスケジュールと研究施設の可用性に依存します。
認知行動手順:内部目標と意図を監視し、作業記憶の維持と操作、タスク関連情報の選択、気晴らしの抑制、およびこれらの目標を達成するための行動計画を整理する科目の能力を測定することを目的とした認知タスクのタイプ。 これらのタスクには、コンピューターシステムを介した視覚的または聴覚刺激の提示が含まれ、被験者は提示された刺激に注意を払い、ボタンプレス応答を行う必要があります。 彼らの眼球運動は、参加者の前に1〜2フィートに配置された非侵襲的な視線追跡装置によって監視される場合があります。 視線追跡デバイスは、被験者の視線の視線方向を受動的に記録し、デバイスの一部が被験者に触れないため、被験者の快適性にマイナスの影響はありません。 この手順のテスト時間は1〜3時間です。
EEGの手順:この手順では、被験者は行動を同時に監視しながらEEGを記録します。 被験者は、テスト室に座って、導電性ペーストで頭皮に従来のEEG電極を配置するように求められます。 実験には、コンピューターモニターでの画像の表示が含まれ、スピーカーまたはヘッドフォンを介した音が鳴ります。 タスクは、タスクの行動テストで必要に応じて柔軟に変更される場合があります(つまり、このタスクは被験者にとって簡単すぎますか? 難しすぎますか? これらは、調査員が行動的にタスクの操縦を開始した後にのみ答えることができる質問ですが、タスクは常に被験者に単純または複雑な刺激を念頭に置いて、短い期間に参加者に応答するよう求めます。 このタスクは、刺激の記憶、刺激への参加、刺激の無視、および応答の準備に関与する脳領域を関与させることにより、認知制御に関する質問に到達します。 これらは、このプロジェクトにとって興味深い認知制御のコンポーネントです。 被験者は、ボタンを押して特定の刺激に応答するように求められます。 すべての刺激は快適なレベルで提示されます。 認知的行動手順と同様に、非侵襲的な視力追跡装置は、EEG記録中に被験者の眼球運動を記録する場合があります。 この視力装置は非侵襲的であり、デバイスの部分が不快感を引き起こしたり、EEGの記録を妨害したりすることはありません。 通常、EEG録音セッションには1〜3時間かかります。 被験者には5〜10分ごとに休憩が与えられますが、いつでも休憩を要求するか、実験を停止する場合があります。 テスト後、調査員は電極を除去し、被験者が脳波を洗い流すためにシャンプーとタオルを提供します。 調査員はヘアドライヤーを提供します。
MRI(3T)手順:参加者がマグネットルームに入る前に、参加者は矛盾(すなわち、金属インプラント)をスクリーニングします。 被験者が20/40以上の視力を矯正するために金属を含むメガネも着用している場合、調査員は、MRIセンターが提供するプラスチックのMR互換性のあるメガネを使用します。 被験者が処方箋を知っている場合、参加者に適したレンズを見つけるプロセスを促進します。 そうでない場合、被験者の顔の近くに配置されているMRI内の画面を表示するために必要なビジョンを近似するために、最適なペアを試してみることに数分が割り当てられます。 脳の解剖学的MRIスキャンが収集されます。 脳構造の位置を決定するために、脳の解剖学的MRIスキャンが収集されます。 MRI研究では、脳MRIの既往がある被験者は、模擬スキャナーのMRI環境に順応します。 これは、PBDBのMRRFの専用セットアップで実行されます。 快適さのために、スキャン中にヘッドの動きを制限するために、被験者の頭の周りにフォームパッドが配置されます。 MRIスキャンセッションには約40〜60分かかり、被験者には5〜10分ごとに休憩が与えられます。 被験者は、いつでも休憩を要求するか、実験を停止する場合があります。
研究の種類
研究の種類
入学 (実際)
入学
段階
段階
- 適用できない
連絡先と場所
研究場所
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Iowa
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Iowa City、Iowa、アメリカ、52246
- The University of Iowa
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参加基準
適格基準
適格基準
就学可能な年齢
- 大人
- 高齢者
健康ボランティアの受け入れ
説明
包含基準:
- 神経学的または心理的障害のない18〜35歳の健康な成人。 金属製インプラントはありません。 閉所恐怖症はありません。
- 視床内の局所病変の患者。 18歳以上。 精神障害の診断はありません。 金属製インプラントはありません。 閉所恐怖症はありません。
- 前頭および頭頂皮質をspareしまない局所病変を持つ患者。 18歳以上。 精神障害の診断はありません。
金属製インプラントはありません。 閉所恐怖症はありません。
除外基準:
- うつ病やADHDなどの閉所恐怖症の精神医学的状態。 Cardia PacemakersやAutodefbrillaotors、動脈瘤、co牛インプラントなどの埋め込みデバイス。
- 英語に堪能ではありません。
研究計画
研究はどのように設計されていますか?
デザインの詳細
- 主な目的:基礎科学
- 割り当て:なし
- 介入モデル:単一グループの割り当て
- マスキング:なし(オープンラベル)
アーム数
武器と介入
参加者グループ / アーム参加者グループ / アーム |
介入・治療介入・治療 |
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実験的:Determine how the thalamus contributes to cognitive control
We conducted cognitive behavioral testing on cognitive flexibility using EEG, fMRI and behavioral experiments.
The intervention for all three methods (EEG, fMRI, behavioral) were the same, subjects performed a cognitive flexibility task with three conditions: extradimensional shift, intradimensional shift, and no switching condition.
With all three experiments we can measure the behavioral accuracy.
With fMRI we can measure evoked fMRI response amplitude in the thalamus, with EEG we can measure scalp voltage signal in patients.
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A behavioral task that requires subjects to switch between stimulus- response contingencies based on a colored contextual cue.
In addition, this task requires subjects to memorize a set of visual stimuli.
Subjects will then be presented with a test set and will be asked to indicate whether any stimulus therein is not part of original memorized set.
Three conditions will be measured, including EDS (extradimensional shift), IDS (intradimensionaly shift), and Stay (no switching).
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この研究は何を測定していますか?
主要な結果の測定
主要な結果の測定
結果測定 |
メジャーの説明 |
時間枠 |
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Cognitive Flexibility Performance as Measured by Accuracy, in the Unit of Percentage of Correct Responses
時間枠:2 weeks
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The accuracy measure of the behavioral task will determine whether the hypothesized cognitive function of cognitive flexibility is implemented by a hierarchical cognitive control model instantiated in the human thalamus.
A lower accuracy scale for the extradimensional shift condition (EDS) relative to other conditions would suggest increased difficulty in engaging in cognitive flexibility.
The scale is from 0 to 100.
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2 weeks
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Measure of Thalamus Response to Cognitive Flexibility, in the Unit of fMRI BOLD Signal Increase Relative to no Stimulus Presentation.
時間枠:2 hours
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When subjects perform the cognitive flexibility task, we can then measure how strongly the medial thalamus responds to different task conditions.
The signal scale will be in beta coefficients measured by fMRI BOLD response.
This is a measurement of relative signal increase in response to the presented task.
A higher beta value for the thalamus for the extradimensional shift condition would indicate thalamus involvement in cognitive flexibility.
The scale is from -100 to 100
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2 hours
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二次結果の測定
二次結果の測定
結果測定 |
メジャーの説明 |
時間枠 |
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EEG Oscillations in the Theta Frequency Band, in the Unit of Signal Increase Relative to Recordings From no Stimulus Presentation.
時間枠:2hrs
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In stroke patients, we can measure their EEG response in the theta frequency band in response to the three cognitive flexibility conditions (EDS, IDS, Stay).
The measure is percent signal change (%) from -100 to 100.
We expect that there should be no difference in this measure, indicating that the brain structure is limiting patients' ability to engage in cognitive flexibility-related brain processes.
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2hrs
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協力者と研究者
協力者
協力者
出版物と役立つリンク
一般刊行物
- Shine JM, Lewis LD, Garrett DD, Hwang K. The impact of the human thalamus on brain-wide information processing. Nat Rev Neurosci. 2023 Jul;24(7):416-430. doi: 10.1038/s41583-023-00701-0. Epub 2023 May 26.
- Cellier D, Petersen IT, Hwang K. Dynamics of Hierarchical Task Representations. J Neurosci. 2022 Sep 21;42(38):7276-7284. doi: 10.1523/JNEUROSCI.0233-22.2022.
- Hwang K, Bruss J, Tranel D, Boes AD. Network Localization of Executive Function Deficits in Patients with Focal Thalamic Lesions. J Cogn Neurosci. 2020 Dec;32(12):2303-2319. doi: 10.1162/jocn_a_01628. Epub 2020 Sep 9.
- Hwang K, Shine JM, Bruss J, Tranel D, Boes A. Neuropsychological evidence of multi-domain network hubs in the human thalamus. Elife. 2021 Oct 8;10:e69480. doi: 10.7554/eLife.69480.
- Chen X, Leach SC, Hollis J, Cellier D, Hwang K. The thalamus encodes and updates context representations during hierarchical cognitive control. PLoS Biol. 2024 Dec 2;22(12):e3002937. doi: 10.1371/journal.pbio.3002937. eCollection 2024 Dec.
研究記録日
主要日程の研究
研究開始 (実際)
研究開始
一次修了 (実際)
一次修了
研究の完了 (実際)
研究の完了
試験登録日
最初に提出
最初に提出
QC基準を満たした最初の提出物
QC基準を満たした最初の提出物
最初の投稿 (実際)
最初の投稿
学習記録の更新
投稿された最後の更新 (実際)
投稿された最後の更新
QC基準を満たした最後の更新が送信されました
QC基準を満たした最後の更新が送信されました
最終確認日
最終確認日
詳しくは
本研究に関する用語
その他の研究ID番号
その他の研究ID番号
- 201808855
- R01MH122613 (米国 NIH グラント/契約)
個々の参加者データ (IPD) の計画
個々の参加者データ (IPD) を共有する予定はありますか?
IPD プランの説明
医薬品およびデバイス情報、研究文書
米国FDA規制医薬品の研究
米国FDA規制機器製品の研究
米国で製造され、米国から輸出された製品。
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