TDCS 促進音声運動学習における前運動皮質と運動皮質の役割の確立

調査の概要

障害のない参加者のグループはすべて、非単語の音声運動トレーニングを受け、6 つの tDCS 条件が比較されます。発話運動領域に対する陰極tDCS。左前頭領域上の陽極tDCS。左前頭領域上の陰極tDCS。非音声運動領域に対する陰極刺激 (陽極は既に収集されています);および偽の tDCS (刺激なし)。 これは、発話運動学習の根底にあるメカニズムが運動前および運動皮質領域を刺激することを必要とするかどうかについての基本的な科学的疑問に対処するものであり、これは後天性言語障害の治療に影響を及ぼします。 主な結果の尺度は、新規の子音クラスター生産の生産精度の違いと運動視力 (持続時間で測定) の変化になります。

方法と手順 参加者は試験室に来て、手順について話し合います。 これには、tDCS デバイスに精通し、そのしくみを説明し、除外基準を満たさないことをもう一度確認し、刺激中の一時的なうずきおよび/または発赤の副作用の可能性を説明することが含まれます。 すべての適切な保護が実施されていることを説明します。 また、参加者がアクティブな刺激または偽の刺激のいずれかを受ける可能性があるという点で、研究の単一盲検の性質についても説明します。 説明と刺激自体は、tDCS の安全な使用に関するトレーニングと認定を受けた個人によって行われます。 参加者が機器に慣れることで研究への適格性を判断した後、参加者は同意書に記入します。 合計で 2 回の訪問があり、最初の訪問は約 85 分続き、2 回目の訪問は約 15 ～ 20 分続きます。

音声刺激。 音声刺激は、非ネイティブのネイティブの子音クラスター (例えば、GDEEVOO; FNEEGDWOP) で始まる二音節の非単語です。 8 つの非ネイティブ クラスターが使用され、クラスターごとに 4 つのノンワードが練習セッション中にトレーニングされ、4 つが保存セッション テスト用に保存されます。 すべての非単語には、最初の子音クラスター以外の正当な英語の音とシーケンスが含まれますが、音節の子音-母音 (CV) の形状が異なります (たとえば、GDEEVOO /gdivu/ の形状は [CCV.CV]; FNEEGDWOP /fnigdw? p/ の形状は [CCVC.CCVC])。 聴覚刺激は、Marantz PMD660 デジタル レコーダーに接続された Shure SM-10 ヘッドマウント マイクを使用して、音声学的に訓練されたロシア語と英語のバイリンガル スピーカーによって既に記録されています。 サウンドファイルは、Praat を使用して各項目の開始時とオフセット時に 10 ミリ秒の無音を残すように接合され、刺激の振幅が正規化されました。 非単語の正書法バージョンも参加者に提示され、クラスター生成のエラーが誤解から生じないようにしました。

音声運動学習タスクの手順。 すべての試験は、防音試験室で行われます。 参加者はコンピューターの前に座り、Marantz PMD660 に接続されたデスクトップ マイク スタンドで Shure BETA 58A マイクを使用して録音されました。 このセットアップにより、参加者は、学習タスク全体を通して自分の頭皮に tDCS セットアップを持つことができます。

事前練習。 課題を確実に理解してもらうために、事前演習で「FTAKE」と「FNIP」の 2 項目を用意します。 これらの項目が選択されたのは、これらのクラスターに対する英語のリスナーの認識が通常正確であり、正確なフィードバックを簡単に提供できるためです。 子音クラスターを正確に生成するための手順をすべての人に提供します。 事前練習は約2分間続きます。

練習。 練習中、参加者は、クラスタを含まない 62 のフィラー刺激とともに、クラスタごとに 4 つのノンワード (合計で不正なクラスタを持つ 32 のノンワード) を 7 回生成します。 刺激が 2 回連続して提示されないように、ランダムな刺激提示順序が生成および変更されています。 参加者の半分が非単語の半分でトレーニングされ、残りの半分が他の非単語でトレーニングされるように、アイテムは参加者間でバランスが取れています。 刺激ごとに、参加者には聴覚と正投影の両方のバージョンが同時に提示されます。 練習セッションは、ランダムにさまざまな文脈で提示されたクラスターの大量の練習を含むように構成されます。 これらのクラスターの精度を認識するのが難しいため、オンライン フィードバックは提供されません。 全体の練習セッションは約 25 分間続きます。

保持。 短期保持 (R1) と長期保持 (R2) セッションは同一で、R1 は練習終了の約 30 分後に開始され、R2 は 2 日後に別のセッションで行われます。 クラスタごとに、参加者は 4 つの訓練された非単語と、クラスタで始まる 4 つの新しい訓練されていない非単語を生成します。 各刺激は、保持セッション中に 3 回 (合計 192 個のクラスター刺激) 生成され、クラスターを含まない追加の 110 個のフィラー アイテムが生成されます。 刺激は無作為化され、電子的に提示されます。

tDCS 手順。 tDCS 電極は、ランダムに割り当てられたグループの適切な構成ですべての参加者に配置されます。 参加者は刺激の最初の 10 分間を、コンピュータ化されたワーキング メモリ タスク (例: 前方および後方の数字とブロック スパン、すべてキーボードまたはボタン ボックスの応答を伴う) の実行に費やします。 . 1x1 Soterix 電池駆動の電流刺激装置は、ゴム-炭素電極 (35 cm2) と周囲の生理食塩水に浸したスポンジを使用して電流を供給しました。 電極は、ランダムに割り当てられた条件に基づいて配置され、模造電極配置は電極構成間で分割されます。 アクティブな tDCS を受信して​​いる参加者の場合、デバイスは 1mA の電流を 20 分間供給します。 偽の tDCS の場合、電流は刺激の感覚をシミュレートするために 30 秒間で 1mA まで増加しますが、その後すぐに減少してオフになります。 刺激強度と持続時間は、文献で最も一般的に使用されているパラメーターに基づいて選択されました。

Active/sham は、デバイスの 1 つのトグルで設定され、研究チームの別のメンバーによって事前に行われます。 参加者は、刺激条件に盲目になります。 参加者は、2 日目にどの tDCS 状態にあると信じていたかを尋ねられます。 80 人の参加者を対象としたラボでの以前の研究では、参加者は自分の状態を正確に特定するチャンスがありました (44/80 が自分の状態を正しく識別し、22/40 が偽物で、22/40 がアクティブで状態を正確に識別しました)。

グループの割り当て。

ランダムなグループ割り当てに基づいて、被験者は次のようにインフォームド コンセントに続いて 35 分間を完了します。

1. アクティブな tDCS グループは、セクション 2.1 で説明した条件のいずれかでアクティブな tDCS を受け取ります。 20分間。 最初の 10 分間は言語以外のタスクが含まれ、その後言語運動タスクが開始され、約 25 分間続きます。 電流は 20 分後に自動的に停止し、発話運動学習タスクが続行されます。
2. シャム tDCS グループは、セクション 2.1 で説明した条件のいずれかで電極を装着して、シャム tDCS を受け取ります。 刺激は 30 秒間で 1mA まで増加し、その後減少してオフになります。 行動タスクは、アクティブな tDCS グループと同じです。 最初の 10 分間は言語以外のタスクが含まれ、その後言語運動タスクが開始され、約 25 分間続きます。

次に、すべての参加者グループは、関連のない認知的および言語的課題に 30 分間取り組み、その後、短期間の保持と一般化を行います。 すべての参加者は、長期保持と一般化テストのために 2 日後に戻ってきます。

結果測定

クラスター精度。 子音クラスターを含む録音されたすべての作品は、音響波形、スペクトログラム、および知覚を使用して書き起こされます。 これらのクラスターを生成する際に最も一般的なエラー タイプは、2 つの子音の間 (/gdivu/ -> [gEdivu]) またはクラスターの前 (/gdivu/ -> [Egdivu]) にシュワ母音を挿入することです。 これらの挿入は英語を話す人には認識しにくいため、音響特性を使用して母音の存在を識別します。 母音は、スペクトログラム内のフォルマント構造 (特に、f0 と混同できない高次フォルマント F2、F3 など) の存在と、音響波形内の対応するボーカル (周期的) 部分によって識別されます。 子音の削除 (例: /gdivu/ -> [divu]) や置換 (例: /gdivu/ -> [glivu]) などのその他のエラーは、知覚的に識別され、音響記録で検証されます。 非単語の残りの音 (例: /gdivu/ の [ivu] 部分) は、知覚的に転写されます。 クラスタの精度は、最初の 2 つの子音のみの精度を反映しています。非単語全体の精度は、刺激全体を反映しています。 参加者ごとに、参加者の tDCS 状態と各トークンが由来するセッションを知らされていない 1 人のコーダーによってスコアリングが完了します。 インターレイターの信頼性は 2 つの方法で評価されます。 まず、参加者の 25% が 2 人の別々の個人によって完全にコード化され、ポイント ツー ポイントの評価者間合意が計算されます。 次に、各スピーカーからの各 /gd/ および /pt/ トークンが分析され、バーストからバーストへのシーケンスの持続時間を測定する 2 つの独立したコーダーによってエペンテシスが含まれているかどうかが判断されます。

バーストからバーストまでの期間。 クラスター獲得の二次的な尺度として、/gd/ と /pt/ の最初の単語の最初の子音のストップ バーストから 2 番目の子音のストップ バーストまでの期間を調べます。 正確に作成されたクラスターと、epenthesis を含めます。 この測定値の減少は、参加者がターゲット アーティキュレーションに近づくことを反映します。 クラスターに続く母音の長さも測定され、話す速度の代用として分析の要因として含まれます。 各 /gd/ および /pt/ トークンは、これらの測定値ごとに 2 つの独立したコーダーによってスコア付けされ、精度とエラー タイプについてもコード化されます。 測定値の差が 5 ミリ秒を超えたトークンごとに、2 人のコーダーが項目を再検査して、測定値に同意します。 これらは、分析で使用される最終的な値になります。 このプロセスは、期間測定へのアプローチで私たちのラボで標準化されています。