優先順位付けにおけるトップダウンシータ振動の因果的役割
硬膜下電極を使用した患者の振動と作業記憶の調節
調査の概要
状態
詳細な説明
この研究の目的は、第1段階で前頭葉と頭頂葉のシータ振動とアルファ振動を別々にターゲットにすることにより、認知制御の文脈における前頭θ依存性選択プロセスと後部アルファ依存抑制プロセスの間の機能的相互作用の因果的役割を調査することである。実験。 シータ振動とアルファ振動は、シータ振動が興奮性(能動的な処理に関連する)であるのに対し、アルファ振動は抑制性(処理の抑制に関連する)であるなど、相補的な役割を果たすと仮説が立てられています。
したがって、研究者らは、リズミカルな脳刺激を使用して、活動を反対方向に駆動できるのではないかと仮説を立てています。 実験の第 2 段階では、研究者らはこれらの領域間の機能的接続をターゲットとしています。 特に、シータ振動は、大脳皮質全体にわたる情報の優先順位付けと抑制を調整する上で重要な役割を果たしているという仮説が立てられています。 したがって、研究者らは、同相シータ周波数の接続性は作業記憶の成功と因果関係があるが、アルファ周波数の接続性は重要ではなく、逆位相のシータ周波数の接続性は有害であると仮説を立てています。 これらの発見を総合すると、前頭前野のシータ振動の振幅と頭頂部のアルファ振動の振幅が、それぞれ優先順位付けと抑制において因果関係を果たしているという全体的なモデルが示唆されているが、シータ周波数帯域内だけでの前頭葉皮質と頭頂葉皮質の間の機能的接続が重要である。これらの認知プロセスに。 この実験は、精神障害や神経障害の治療に脳刺激を使用する将来の介入を設計する上で非常に重要です。 たとえば、周波数固有の脳刺激の使用は、神経活動に対する脳刺激の影響を制御する鍵となります。 このような設計上の考慮事項は、パーキンソン病の治療における脳深部刺激の使用や、大うつ病性障害の治療における経頭蓋磁気刺激の使用など、将来の介入の有効性を向上させるための基礎となる可能性があります。
研究の種類
入学 (推定)
段階
- 適用できない
連絡先と場所
研究連絡先
- 名前:Magdalena Camenzind, PhD
- 電話番号:(919)-923-7856
- メール:magdalena_camenzind@med.unc.edu
研究連絡先のバックアップ
- 名前:Flavio Frohlich, PhD
- 電話番号:(919)-966-4584
- メール:flavio_frohlich@med.unc.edu
研究場所
-
-
North Carolina
-
Chapel Hill、North Carolina、アメリカ、27599
- University of North Carolina at Chapel Hill
-
コンタクト:
- Flavio Frohlich, PhD
- 電話番号:919-966-4584
- メール:flavio_frohlich@med.unc.edu
-
主任研究者:
- Flavio Frohlich, PhD
-
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参加基準
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:
- インフォームド・コンセントを提供できる
- 難治性てんかんの既往歴
- 英語を話し、理解する
- 刺激セッションでは、参加者は関連する場所に電極を装着する必要があります。
除外基準:
- 虚血性脳卒中、脳内出血、脳腫瘍などの他の神経疾患の現在の診断
- 重大な全身疾患
- 重度の認知障害 - 神経精神医学的評価で臨床医によって診断された
- 重度の精神疾患
- アルコールまたはその他の物質の過剰使用
- 研究者の意見において、参加者のリスクを増大させる、または参加者の研究の完全な遵守または完了を妨げるものすべて
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:並列代入
- 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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アクティブコンパレータ:正面刺激
アルファおよびシータ周波数の直接皮質刺激 (DCS) は、前頭皮質にある電極を通じて適用されます。
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リズミカルなアルファ刺激
他の名前:
リズミカルなシータ刺激を適用
他の名前:
不整脈刺激パラダイムの適用
他の名前:
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偽コンパレータ:前頭頂部刺激
同相および逆相シータ周波数の直接皮質刺激 (DCS) は、前頭葉および頭頂葉皮質にある電極を通じて適用されます。
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不整脈刺激パラダイムの適用
他の名前:
リズミカルな同相シータ刺激の適用
他の名前:
リズミカルな逆相シータ刺激の適用
他の名前:
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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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作業記憶タスクのパフォーマンスの変化 - パシュラーの作業記憶容量測定基準 (k)
時間枠:ベースラインでの 1 ~ 1.5 時間のテストと、1 ~ 2 日間にわたって実施される刺激セッション中
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参加者には、練習セッション中に両方の視野に 3 つの色の付いた四角形が表示されます。
次に、参加者には、次の探査機を 100% 予測する、有益なレトロ キュー (左または右の矢印) または、有益ではない神経キュー (両方向を指す矢印) が提示されます。
最後に、プローブ エポックでは、参加者には画面の左側または右側に正方形の配列が表示されます。
参加者は、色付きの正方形の配列がメモリに保持されているものと同じか異なるかを判断する必要があります。
パフォーマンスは次のように定義されます: k=N*(HR*FA)/(1-FA) ここで、N はメモリに保持される項目の数です。
HR は、プローブがエンコード配列と一致しないトライアルの正解率として定義されるヒット率です。
FA は、プローブがエンコード配列と一致するトライアルの不正解率として定義される誤報率です。
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ベースラインでの 1 ~ 1.5 時間のテストと、1 ~ 2 日間にわたって実施される刺激セッション中
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作業記憶タスクのパフォーマンスの変化 - 反応時間
時間枠:ベースラインでの 1 ~ 1.5 時間のテストと、1 ~ 2 日間にわたって実施される刺激セッション中
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参加者には、練習セッション中に両方の視野に 3 つの色の付いた四角形が表示されます。
次に、参加者には、次の探査機を 100% 予測する、有益なレトロ キュー (左または右の矢印) または、有益ではない神経キュー (両方向を指す矢印) が提示されます。
最後に、プローブ エポックでは、参加者には画面の左側または右側に正方形の配列が表示されます。
参加者は、色付きの正方形の配列がメモリに保持されているものと同じか異なるかを判断する必要があります。
反応時間はミリ秒単位で数値化されます。
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ベースラインでの 1 ~ 1.5 時間のテストと、1 ~ 2 日間にわたって実施される刺激セッション中
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頭蓋内脳波マルチテーパーfft
時間枠:ベースラインでの 1 ~ 1.5 時間のテストと、1 ~ 2 日間にわたって実施される刺激セッション中
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電気生理学データの時間周波数解析は、マルチテーパー FFT などの方法を使用して実行されます。
これを偽(不整脈)試験と刺激試験の間で比較して、刺激がニューロンの同調を強化するかどうかを確認します。
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ベースラインでの 1 ~ 1.5 時間のテストと、1 ~ 2 日間にわたって実施される刺激セッション中
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頭蓋内脳波重み付け位相遅れ指数 (wPLI)
時間枠:ベースラインでの 1 ~ 1.5 時間のテストと、1 ~ 2 日間にわたって実施される刺激セッション中
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機能的接続性は、重み付け位相遅れ指数 (WPLI) を使用して測定されます。
WPLI を計算するには、まず Morlet ウェーブレット畳み込みを実行して、2 つのターゲット サイトの対象周波数の瞬間位相と振幅を抽出します。
次に、クロススペクトル密度が計算されます (一方の信号に他方の信号の複素共役を乗算します)。
クロススペクトル密度から、結果の信号の虚数成分が抽出されます。
次に、それらの虚数はインスタンスの時間枠 (ここでは刺激トレインの後半) にわたって平均されます。
最後に、結果として得られるベクトルの大きさが wPLI として取得されます。
このメトリクスは、2 つのターゲット領域間の位相遅れの一貫性を定量化し、電気生理学における一般的な交絡である体積伝導に対処するために、90 度または 270 度のオフセットを持つ信号に重み付けされます。
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ベースラインでの 1 ~ 1.5 時間のテストと、1 ~ 2 日間にわたって実施される刺激セッション中
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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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頭蓋内脳波ウェーブレット
時間枠:ベースラインでの 1 ~ 1.5 時間のテストと、1 ~ 2 日間にわたって実施される刺激セッション中
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電気生理学データのスペクトル分析と機能接続性分析は、ウェーブレットなどの方法を使用して実行されます。
これを偽(不整脈)試験と刺激試験の間で比較して、刺激がニューロンの同調を強化するかどうかを確認します。
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ベースラインでの 1 ~ 1.5 時間のテストと、1 ~ 2 日間にわたって実施される刺激セッション中
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頭蓋内EEG位相同期
時間枠:ベースラインでの 1 ~ 1.5 時間のテストと、1 ~ 2 日間にわたって実施される刺激セッション中
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電気生理学データのスペクトル分析と機能接続性分析は、位相ロックなどの方法を使用して実行されます。
これを偽(不整脈)試験と刺激試験の間で比較して、刺激がニューロンの同調を強化するかどうかを確認します。
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ベースラインでの 1 ~ 1.5 時間のテストと、1 ~ 2 日間にわたって実施される刺激セッション中
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頭蓋内脳波グレンジャーの因果関係
時間枠:ベースラインでの 1 ~ 1.5 時間のテストと、1 ~ 2 日間にわたって実施される刺激セッション中
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電気生理学データのスペクトル分析と機能的接続性分析は、グレンジャー因果関係などの方法を使用して実行されます。
これを偽(不整脈)試験と刺激試験の間で比較して、刺激がニューロンの同調を強化するかどうかを確認します。
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ベースラインでの 1 ~ 1.5 時間のテストと、1 ~ 2 日間にわたって実施される刺激セッション中
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協力者と研究者
捜査官
- 主任研究者:Flavio Frohlich, PhD、UNC Chapel Hill
出版物と役立つリンク
一般刊行物
- Alagapan S, Riddle J, Huang WA, Hadar E, Shin HW, Frohlich F. Network-Targeted, Multi-site Direct Cortical Stimulation Enhances Working Memory by Modulating Phase Lag of Low-Frequency Oscillations. Cell Rep. 2019 Nov 26;29(9):2590-2598.e4. doi: 10.1016/j.celrep.2019.10.072.
- Alagapan S, Lustenberger C, Hadar E, Shin HW, Frӧhlich F. Low-frequency direct cortical stimulation of left superior frontal gyrus enhances working memory performance. Neuroimage. 2019 Jan 1;184:697-706. doi: 10.1016/j.neuroimage.2018.09.064. Epub 2018 Sep 27.
研究記録日
主要日程の研究
研究開始 (推定)
一次修了 (推定)
研究の完了 (推定)
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 (推定)
学習記録の更新
投稿された最後の更新 (推定)
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
本研究に関する用語
個々の参加者データ (IPD) の計画
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IPD プランの説明
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IPD 共有サポート情報タイプ
- STUDY_PROTOCOL
- SAP
- ICF
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
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