ベータ イベントと感覚的知覚
人間の知覚における新皮質ベータイベントの因果的役割
調査の概要
状態
詳細な説明
以前の研究では、一次体性感覚皮質 (SI) のアルファ (8-14) およびベータ (15-29 Hz) 帯域の高出力低周波脳リズムが、知覚閾値で触覚刺激を知覚する確率の低下と関連していることが示されています。注意して変調することができます。 さらに、SI のハイパワー ベータ活動は、平均化されていないデータの短い「イベント」(<150ms) として出現し、その速度とタイミングは、ハイ ベータ パワーに関連する注意および知覚効果の根底にあります。
この研究では、人間の脳波 (EEG) と痛みのない触覚検出タスクを使用して、触覚刺激の前にアルファ/ベータ帯域で進行中のリズミカルなイベントの速度とタイミングが因果的に接触知覚に影響を与えるかどうか、およびどのように影響するかを評価します。これは注意に関連しています。 内因性ベータ周波数イベント パターンを模倣すると仮定されているカスタム TMS プロトコルを使用して、TMS が同様の方法で知覚に影響を与えることができるかどうかをテストします。 最後に、マクロ スケールの EEG 信号をシミュレートするように設計された計算ニューラル モデリングを使用して、取得した EEG データの特徴の根底にある潜在的な神経回路メカニズムの解釈を支援します。
この研究の TMS-EEG コンポーネントは、被験者内クロス オーバー デザインを使用します。 最初の勉強会では、参加者はMRIを受けます。 その後の勉強会では、参加者は触覚検出タスクを完了し、脳波データはオンライン アクティブまたは偽の TMS と同時に記録されます。 分析は、知覚閾値で提示された触覚刺激の検出確率と、TMSパルスまたは内因性ベータイベントが同様のタイミングと強度で発生する試験間の触覚誘発反応電位波形の比較に焦点を当てます。
研究の種類
入学 (実際)
段階
- 適用できない
連絡先と場所
研究場所
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Rhode Island
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Providence、Rhode Island、アメリカ、02906
- Brown University, Carney Institute for Brain Science Human Testing Space (HuTS)
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参加基準
適格基準
就学可能な年齢
健康ボランティアの受け入れ
説明
包含基準:
- インフォームドコンセント/同意を提供する能力
- 年齢：18～65歳
- 英語の流暢さ：参加者は、英語で話された/書かれたスクリーニングアンケートとタスクの指示を理解できる必要があります。
- 右利き: 手の優位性に関連する不均一性を減らすため。これは、私たちのタスクには手の接触知覚と、左右化された脳領域の神経相関の検査が含まれるためです。
除外基準:
- 発作を構成する可能性のある未知または未確定の病因の失神発作の病歴
- -発作の病歴、てんかんの診断、または即時（第1度近親者）の家族歴てんかん
- -進行性（神経変性など）の神経障害
- 誘発された発作の場合に医学的緊急事態を引き起こす可能性のある慢性的な病状（心奇形、不整脈、喘息など）
- 金属製インプラント（歯の詰め物を除く）
- ペースメーカー
- 移植された投薬ポンプまたは人工内耳
- 迷走神経刺激装置
- 脳深部刺激装置
- TENS ユニット (研究のために完全に取り外されていない場合)
- 脳室腹腔シャント
- 頭蓋内圧上昇の徴候
- 頭蓋内病変
- 長期にわたる意識喪失をもたらした頭部外傷の病歴
- 妊娠
- -治療目的で以前にTMSを受けた参加者。
- 知的障害または自閉症スペクトラム障害 (ASD)
- 活動的な精神病、単極性うつ病または双極性障害の診断、活動的な重度の物質使用障害 (過去 1 か月以内)、または活動的な自殺の意図または考え。
- 感覚の喪失、手足の神経障害または神経損傷、慢性疼痛または線維筋痛症、および癌、感染症または関節炎による疼痛を含む、触覚検出タスクを効果的に実行できなくなる可能性がある状態。
- 参加者が以下に示すように TMS のリスクを高める薬を積極的に服用している場合、またはアルコールやその他の乱用薬物を摂取した場合 (https://www.drugabuse.gov/drugs-abuse を参照)勉強会当日（勉強会前）。
禁忌薬：
alcohol Amitriptyline Amphetamines ampicillin Anticholinergics Antihistamines aripiprazole BCNU **bupropion** cephalosporins chlorambucil chloroquine Chlorpromazine citalopram Clozapine Cocaine cyclosporine cytosine arabinoside Doxepine duloxetine fluoxetine fluphenazine fluvoxamine Foscarnet gamma-hydroxybutyrate (GHB) Ganciclovir haloperidol imipenem Imipramine isoniazid ketamine levofloxacin Lithium Maprotiline MDMA (ecstasy) mefloquine methotrexateメトロニダゾール ミアンセリン ミルタザピン ノルトリプチリン オランザピン パロキセチン ペニシリン フェンシクリジン (PCP、天使の粉) ピモジド クエチアピン レボキセチン リスペリドン リトナビル **セルトラリン** 交感神経刺激薬 テオフィリン ベンラファキシン ビンクリスチン ジプラシドン
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：ランダム化
- 介入モデル：クロスオーバー割り当て
- マスキング：独身
武器と介入
参加者グループ / アーム |
介入・治療 |
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実験的：アクティブ SI-Hand TMS 対 アクティブ コントロール TMS
参加者は右手の第三指に知覚閾値レベルの触覚刺激を受け、検知または非検知を報告します。
EEGが記録され、タスク中に同時にTMSが適用されます。 一つの研究セッションでは、一次体性感覚皮質の手領域（SI-Hand）にアクティブTMSが適用されます。 別の研究セッションでは、SI内のより上方かつ外側の位置にある対照脳領域にアクティブTMSが適用されます。 |
TMSの単一パルスは、アクティブコイルを使用して送信されます。
各試行ごとに1パルス（少なくとも5秒間隔で）「オンライン」（触覚検出課題中）で、アクティブ運動閾値の80％で送信されます。
TMSは、一次体性感覚野の手領域（SI-Hand）をターゲットとします。
TMSの単一パルスは、アクティブコイルを使用して送信されます。
各試行（少なくとも5秒間隔）で1パルスが「オンライン」（触覚検出課題中）で、80%のアクティブ運動閾値で送信されます。
TMSは、SI内のより上方かつ側方の位置にある対照脳領域を標的とします。
この対照条件は、末梢的（例：頭蓋骨／顔面筋および／または神経の活性化、聴覚誘発反応）を模倣することを意図していますが、体性感覚知覚に特に関連するTMSの生物学的効果は模倣しません。
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実験的：アクティブSI-ハンドTMS対シャムSI-ハンドTMS
参加者は右手の第三指に知覚閾値レベルの触覚刺激を受け、検知または非検知を報告します。
EEGは記録され、タスク中にTMSが同時に適用されます。
一つの研究セッションでは、一次体性感覚野の手領域（SI-Hand）にアクティブTMSが適用されます。
別の研究セッションでは、同じ目標部位（SI-Hand）にシャムTMSが適用されます。
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TMSの単一パルスは、アクティブコイルを使用して送信されます。
各試行ごとに1パルス（少なくとも5秒間隔で）「オンライン」（触覚検出課題中）で、アクティブ運動閾値の80％で送信されます。
TMSは、一次体性感覚野の手領域（SI-Hand）をターゲットとします。
TMSの単一パルスは、疑似コイルを使用して送信されます。
各試行ごとに1パルスが送信され（少なくとも5秒間隔で）、タクタイル検出タスク中に「オンライン」で、80％の活動運動閾値で行われます。
TMSは一次体性感覚皮質の手領域（SI-ハンド）を標的とします。
この対照条件は、末梢性の効果（例：頭蓋骨／顔面筋および／または神経の活性化、聴覚誘発反応）を模倣することを意図していますが、体性感覚知覚に特に関連するTMSの生物学的効果は模倣しません。
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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
結果測定 |
メジャーの説明 |
時間枠 |
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閾値レベル触覚検出的中率
時間枠：TMS介入中（能動的SI TMSセッション中、および能動的対照TMSまたは偽対照TMSセッション中）に、TMS試行と非TMS試行の間で触覚検出が連続的に評価されました。各セッションは少なくとも1週間間隔で実施されました。
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参加者は、1試行あたり1つまたは0個の触覚刺激を受け取り、ボタン押しによって検出または非検出を報告します。
触覚刺激は、参加者個々の知覚閾値レベル（約半分の時間で知覚される）で提示されます。
特定の試行では、TMSがタップの100ミリ秒前（'TMS100'）、タップの25ミリ秒後（'TMS25'）、または全く提示されない（'TMS Null'）場合があり、それぞれ同数の試行で実施されます。
'ヒット率'は、正しく検出された触覚刺激の試行数を、触覚刺激が提示された総試行数で割ったものと定義されます。
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TMS介入中（能動的SI TMSセッション中、および能動的対照TMSまたは偽対照TMSセッション中）に、TMS試行と非TMS試行の間で触覚検出が連続的に評価されました。各セッションは少なくとも1週間間隔で実施されました。
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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触覚誘発応答電位（ERP）
時間枠：EEG測定は、TMS介入中（能動的SI TMSセッション中、および能動的対照TMSまたは偽対照TMSセッション中）に、TMS試行と無TMS試行の間で連続的に評価されました。各セッションは少なくとも1週間間隔を空けて実施されました。
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参加者は、試行ごとに1回の触覚刺激をEEG記録と同時に受けます。
各触覚刺激直後のEEG測定ERPは、条件間で評価および比較され、異なる潜伏期におけるTMSの有無で行われます。
「TMS null」はTMSが行われなかった試行を指し、「TMS100」は触覚刺激の100ミリ秒前にTMSが行われた試行を指し、「TMS25」は触覚刺激の25ミリ秒後にTMSが行われた試行を指します。
「ヒット試行」は触覚刺激が与えられ正しく検出された試行であり、「ミス試行」は触覚刺激が与えられたが誤って検出されなかった試行です。
ここで計算された結果指標は、触覚刺激後の78～161ミリ秒の時間窓を表しており、先行研究に基づき、ヒット試行とミス試行の間で信号振幅に有意な差が見られると予想されていました。
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EEG測定は、TMS介入中（能動的SI TMSセッション中、および能動的対照TMSまたは偽対照TMSセッション中）に、TMS試行と無TMS試行の間で連続的に評価されました。各セッションは少なくとも1週間間隔を空けて実施されました。
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協力者と研究者
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捜査官
- 主任研究者：Stephanie R Jones, PhD、Brown University
出版物と役立つリンク
一般刊行物
- Jones SR, Kerr CE, Wan Q, Pritchett DL, Hamalainen M, Moore CI. Cued spatial attention drives functionally relevant modulation of the mu rhythm in primary somatosensory cortex. J Neurosci. 2010 Oct 13;30(41):13760-5. doi: 10.1523/JNEUROSCI.2969-10.2010.
- Sherman MA, Lee S, Law R, Haegens S, Thorn CA, Hamalainen MS, Moore CI, Jones SR. Neural mechanisms of transient neocortical beta rhythms: Converging evidence from humans, computational modeling, monkeys, and mice. Proc Natl Acad Sci U S A. 2016 Aug 16;113(33):E4885-94. doi: 10.1073/pnas.1604135113. Epub 2016 Jul 28.
- Shin H, Law R, Tsutsui S, Moore CI, Jones SR. The rate of transient beta frequency events predicts behavior across tasks and species. Elife. 2017 Nov 6;6:e29086. doi: 10.7554/eLife.29086.
- Jones SR, Pritchett DL, Stufflebeam SM, Hamalainen M, Moore CI. Neural correlates of tactile detection: a combined magnetoencephalography and biophysically based computational modeling study. J Neurosci. 2007 Oct 3;27(40):10751-64. doi: 10.1523/JNEUROSCI.0482-07.2007.
- Jones SR, Pritchett DL, Sikora MA, Stufflebeam SM, Hamalainen M, Moore CI. Quantitative analysis and biophysically realistic neural modeling of the MEG mu rhythm: rhythmogenesis and modulation of sensory-evoked responses. J Neurophysiol. 2009 Dec;102(6):3554-72. doi: 10.1152/jn.00535.2009. Epub 2009 Oct 7.
研究記録日
主要日程の研究
研究開始 (実際)
一次修了 (実際)
研究の完了 (実際)
試験登録日
最初に提出
QC基準を満たした最初の提出物
最初の投稿 (実際)
学習記録の更新
投稿された最後の更新 (実際)
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
詳しくは
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