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脳の臨界度、眼球運動制御、および認知努力

2024年3月27日 更新者：John Andrew Westbrook, PhD、Rutgers, The State University of New Jersey

シータバースト刺激は臨界度と認知制御を調節する

このプロジェクトでは、健康な若者が要求の厳しい認知作業を行っているとき、および経頭蓋磁気刺激に反応したときの脳の柔軟性 (臨界状態ダイナミクス) を指標化する脳波検査、MRI、および行動測定を調査します。

調査の概要

状態

まだ募集していません

条件

介入・治療

詳細な説明

健康な人間の脳は複雑で動的システムであり、静止状態では相転移近く、つまり秩序と混沌の境界で動作すると仮定されています。 この臨界点に近づくと、最大限の柔軟性、ダイナミックレンジ、情報伝達能力が得られるため、機能的に適応し、短期記憶と認知制御に影響を及ぼします。 この臨界点からの逸脱は、さまざまな形態の精神病理および神経障害と相関するようになり、臨界点からの距離が障害の潜在的なバイオマーカーであると同時に、障害のある脳への介入の標的でもあることが示唆されています。 研究者らはさらに、課題のパフォーマンスは、課題の遂行中に脳がどれだけ臨界状態に近い状態で動作するかによって決まり、主観的な認知努力は、要求の厳しいタスクに取り組むことによって引き起こされる臨界状態からの乖離を反映しているという仮説を立てた。

安静時の脳における臨界状態からの距離を決定する重要な制御パラメーターは、皮質の興奮と抑制のバランス (「E/I バランス」) であると仮説が立てられています。 経頭蓋磁気刺激は神経調節のための実験および臨床ツールとして広く使用されており、シータバースト刺激 (TBS) プロトコルは E/I バランスを調節すると考えられています。 今回、研究者らは、連続シータバースト刺激（cTBS）と断続シータバースト刺激（iTBS）を用いて、皮質のダイナミクスを臨界点から系統的に調節できるかどうかをテストしており、それぞれE/Iバランスを減少させ、増加させると考えられている。 刺激前のベースライン E/I バランスに応じて、これにより人々の脳は臨界に近づいたり、臨界から遠ざけたりして動作し、その結果、制御が要求されるタスクの実行中の認知制御と主観的な認知努力に影響を与えます。

研究の種類

介入

入学 (推定)

60

段階

  • 適用できない

連絡先と場所

このセクションには、調査を実施する担当者の連絡先の詳細と、この調査が実施されている場所に関する情報が記載されています。

研究連絡先

参加基準

研究者は、適格基準と呼ばれる特定の説明に適合する人を探します。これらの基準のいくつかの例は、人の一般的な健康状態または以前の治療です。

適格基準

就学可能な年齢

  • 大人

健康ボランティアの受け入れ

はい

説明

包含基準:

  1. 署名と日付の記載されたインフォームドコンセントフォームの提供
  2. すべての研究に従う意思と研究期間中の利用可能性の表明
  3. 男性と女性。 18～45歳
  4. 健康で神経学的に正常で、精神的または身体的疾患が診断されていない
  5. MRI および 2 セッション刺激プロトコルに従う意欲がある
  6. 英語が上手
  7. 正常または正常に矯正された視力
  8. 少なくとも 12 年間の教育を受けていること (高等学校相当)

除外基準:

  1. 進行中の薬物またはアルコールの乱用
  2. 精神科または精神疾患と診断されている
  3. 現在向精神薬を服用中
  4. 以前の脳損傷
  5. ボディに金属が入っている
  6. 発作の病歴またはてんかんの診断
  7. 閉所恐怖症
  8. 妊娠中または妊娠の可能性がある
  9. 18歳未満または45歳以上
  10. 使用閾値を下げる可能性のある薬剤の使用

研究計画

このセクションでは、研究がどのように設計され、研究が何を測定しているかなど、研究計画の詳細を提供します。

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：ダブル

武器と介入

参加者グループ / アーム
介入・治療
アクティブコンパレータ：連続シータバースト刺激
クロスオーバー設計では、すべての参加者が 1 回のセッションで、右前頭眼野に継続的なシータ バースト刺激を受けます。 セッションの順序は参加者間でバランスがとられ、刺激プロトコルはデータ収集が完了するまで参加者と調査員に知らされません。
デバイス：経頭蓋磁気刺激

この研究介入には、経頭蓋磁気刺激を使用した間隔をあけた連続または断続的なシータバースト刺激（それぞれcTBS、iTBS）の2列による、右前頭眼野（FEF）における皮質興奮対抑​​制（E/I）バランスの調節が含まれます。デバイス。 この刺激の終点は、局所 E/I 比の減少 (cTBS) または増加 (iTBS) であり、刺激後少なくとも 60 分間持続する必要があります (Chung et al., 2016)。

別のセッションで、すべての参加者は、FEF へのアクティブまたは刺激のいずれかを受け取ります。 研究者らは、iTBS と cTBS の両方の効果を、偽刺激と相互に対比する予定です。
アクティブコンパレータ：断続的なシータバースト刺激
クロスオーバー設計では、すべての参加者が 1 回のセッションで、右前眼野に断続的なシータ バースト刺激を受けます。 セッションの順序は参加者間でバランスがとられ、刺激プロトコルはデータ収集が完了するまで参加者と調査員に知らされません。
デバイス：経頭蓋磁気刺激

この研究介入には、経頭蓋磁気刺激を使用した間隔をあけた連続または断続的なシータバースト刺激（それぞれcTBS、iTBS）の2列による、右前頭眼野（FEF）における皮質興奮対抑​​制（E/I）バランスの調節が含まれます。デバイス。 この刺激の終点は、局所 E/I 比の減少 (cTBS) または増加 (iTBS) であり、刺激後少なくとも 60 分間持続する必要があります (Chung et al., 2016)。

別のセッションで、すべての参加者は、FEF へのアクティブまたは刺激のいずれかを受け取ります。 研究者らは、iTBS と cTBS の両方の効果を、偽刺激と相互に対比する予定です。
偽コンパレータ：偽シータバースト刺激
クロスオーバー デザインでは、すべての参加者が 1 回のセッションで、右前頭眼野に疑似シータ バースト刺激を受けます。 セッションの順序は参加者間でバランスがとられ、刺激プロトコルはデータ収集が完了するまで参加者と調査員に知らされません。
デバイス：経頭蓋磁気刺激

この研究介入には、経頭蓋磁気刺激を使用した間隔をあけた連続または断続的なシータバースト刺激（それぞれcTBS、iTBS）の2列による、右前頭眼野（FEF）における皮質興奮対抑​​制（E/I）バランスの調節が含まれます。デバイス。 この刺激の終点は、局所 E/I 比の減少 (cTBS) または増加 (iTBS) であり、刺激後少なくとも 60 分間持続する必要があります (Chung et al., 2016)。

別のセッションで、すべての参加者は、FEF へのアクティブまたは刺激のいずれかを受け取ります。 研究者らは、iTBS と cTBS の両方の効果を、偽刺激と相互に対比する予定です。

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
重要なダイナミクス - cTBS と偽刺激の即時効果
時間枠：安静時、刺激直後に記録された、アクティブな刺激と偽の刺激の相関関係の変化。
長期にわたる時間相関は、傾向除去された変動分析によってEEGデータから導出されるスケーリング指数によって定量化されます。 スコアの範囲は 0.5 (相関のない時系列) から 1.0 (相関のある時系列) です。 アクティブな連続シータバースト刺激 (cTBS) と擬似刺激の後には、スコアが低くなり、相関が弱いことが予想されます。 したがって、刺激直後の差分スコアは負になるはずで、cTBS の結果として長距離の時間的相関が弱いことを示します。
安静時、刺激直後に記録された、アクティブな刺激と偽の刺激の相関関係の変化。
機能的 E/I バランス - cTBS と偽刺激の即時効果
時間枠：活動的刺激と偽刺激について、安静時、刺激直後に記録された機能的 E/I バランスの変化。
機能的 E/I 比は、帯域制限された振幅と変動関数の比較から導出され、関連する振動を引き起こす励起と抑制のバランスを反映します。 スコアの範囲は約 0.5 ～ 1.5 で、1.0 未満の値は抑制優位性を示し、1.0 より大きい値は興奮優位性を示します。 アクティブ連続シータバースト刺激 (cTBS) と偽刺激の後には、より低いスコアが予想され、より多くの阻害が優勢であることを示します。 したがって、刺激直後の差分スコアは負になるはずで、cTBS の結果として E/I バランスが低下していることを示します。
活動的刺激と偽刺激について、安静時、刺激直後に記録された機能的 E/I バランスの変化。
雪崩分岐比 - cTBS と偽刺激の即時効果
時間枠：活性刺激と偽刺激について、安静時、刺激直後に記録された雪崩分岐比の変化。
神経雪崩の成長速度は、脳波 (EEG) 信号における高振幅イベントのクラスター化から推定できます。 より急速に成長する雪崩は、時間の経過とともにイベントがより緊密にクラスター化することに対応します。 スコアの範囲は約 0.5 ～ 1.5 で、1.0 未満の値は抑制優位性を示し、1.0 より大きい値は興奮優位性を示します。 アクティブ連続シータバースト刺激 (cTBS) と偽刺激の後には、より低いスコアが予想され、より多くの阻害が優勢であることを示します。 したがって、刺激直後の差分スコアは負になるはずで、cTBS の結果として E/I バランスが低下していることを示します。
活性刺激と偽刺激について、安静時、刺激直後に記録された雪崩分岐比の変化。
重要なダイナミクス - iTBS と偽刺激の即時効果
時間枠：安静時、刺激直後に記録された、アクティブな刺激と偽の刺激の相関関係の変化。
長期にわたる時間相関は、傾向除去された変動分析によってEEGデータから導出されるスケーリング指数によって定量化されます。 スコアの範囲は 0.5 (相関のない時系列) から 1.0 (相関のある時系列) です。 アクティブな断続シータバースト刺激 (iTBS) と偽刺激の後には、より高いスコアが予想され、より強い相関関係を示します。 したがって、刺激直後の差分スコアはプラスになるはずで、これは iTBS の結果としてより強力な長距離時間相関を示します。
安静時、刺激直後に記録された、アクティブな刺激と偽の刺激の相関関係の変化。
機能的 E/I バランス - iTBS と偽刺激の即時効果
時間枠：活動的刺激と偽刺激について、安静時、刺激直後に記録された機能的 E/I バランスの変化。
機能的 E/I 比は、帯域制限された振幅と変動関数の比較から導出され、関連する振動を引き起こす励起と抑制のバランスを反映します。 スコアの範囲は約 0.5 ～ 1.5 で、1.0 未満の値は抑制優位性を示し、1.0 より大きい値は興奮優位性を示します。 擬似刺激と比較して、アクティブ断続シータバースト刺激 (iTBS) の後には、より高いスコアが期待され、より興奮が優勢であることを示します。 したがって、刺激直後の差分スコアはプラスになるはずで、iTBS の結果として E/I バランスがより高いことを示します。
活動的刺激と偽刺激について、安静時、刺激直後に記録された機能的 E/I バランスの変化。
雪崩分岐比 - iTBS と偽刺激の即時効果
時間枠：活性刺激と偽刺激について、安静時、刺激直後に記録された雪崩分岐比の変化。
神経雪崩の成長速度は、脳波 (EEG) 信号における高振幅イベントのクラスター化から推定できます。 より急速に成長する雪崩は、時間の経過とともにイベントがより緊密にクラスター化することに対応します。 スコアの範囲は約 0.5 ～ 1.5 で、1.0 未満の値は抑制優位性を示し、1.0 より大きい値は興奮優位性を示します。 擬似刺激と比較して、アクティブ断続シータバースト刺激 (iTBS) の後には、より高いスコアが期待され、より興奮が優勢であることを示します。 したがって、刺激直後の差分スコアはプラスになるはずで、iTBS の結果として E/I バランスがより高いことを示します。
活性刺激と偽刺激について、安静時、刺激直後に記録された雪崩分岐比の変化。
記憶に基づくサッカードの精度 - cTBS と偽刺激の効果
時間枠：CTBS と偽刺激について、刺激後 44 分で推定された視角誤差の度合いの変化。
記憶誘導サッカードタスクの精度は、視角偏差の平均度によって定量化され、通常は約 1.0 度から 5.0 度の範囲であり、スコアが高いほど不正確性が高いことを示します。 FEFへのシータバースト刺激は皮質の興奮性を調節し、ある人の脳ではFEFが臨界に近く動作するようになり、他の人の脳では臨界から遠ざかるように動作するはずです。 臨界度は感受性と柔軟性を意味するため、FEF を臨界度に近づけて動作させる刺激プロトコルは、偽刺激と比較して視角の誤差が大きくなります。
CTBS と偽刺激について、刺激後 44 分で推定された視角誤差の度合いの変化。
記憶に基づくサッカードの精度 - iTBS と偽刺激の効果
時間枠：ITBS と偽刺激の刺激後 44 分で推定された視角誤差の度合いの変化。
記憶誘導サッカードタスクの精度は、視角偏差の平均度によって定量化され、通常は約 1.0 度から 5.0 度の範囲であり、スコアが高いほど不正確性が高いことを示します。 FEFへのシータバースト刺激は皮質の興奮性を調節し、ある人の脳ではFEFが臨界に近く動作するようになり、他の人の脳では臨界から遠ざかるように動作するはずです。 臨界度は感受性と柔軟性を意味するため、FEF を臨界度に近づけて動作させる刺激プロトコルは、偽刺激と比較して視角の誤差が大きくなります。
ITBS と偽刺激の刺激後 44 分で推定された視角誤差の度合いの変化。
抗サッカード精度 - cTBS と偽刺激の効果
時間枠：CTBS と偽刺激の刺激後 12 分で推定された精度の変化率。
対サッカード タスクの精度は、キューから離れた正しいサッカードの平均パーセントで定量化され、通常 80% から 100% の範囲にあります。 FEFへのシータバースト刺激は皮質の興奮性を調節し、ある人の脳ではFEFが臨界に近く動作するようになり、他の人の脳では臨界から遠ざかるように動作するはずです。 臨界度は、トップダウン制御領域と感覚運動皮質との間のより大きな領域間コミュニケーションを意味するため、FEFを臨界度に近づけて動作させる刺激プロトコルは、擬似刺激と比較して、刺激の結果として精度がより完全に向上します。
CTBS と偽刺激の刺激後 12 分で推定された精度の変化率。
アンチサッカード精度 - iTBS と偽刺激の効果
時間枠：ITBS と偽刺激の、刺激後 12 分で推定された精度の変化率。
対サッカード タスクの精度は、キューから離れた正しいサッカードの平均パーセントで定量化され、通常 80% から 100% の範囲にあります。 FEFへのシータバースト刺激は皮質の興奮性を調節し、ある人の脳ではFEFが臨界に近く動作するようになり、他の人の脳では臨界から遠ざかるように動作するはずです。 臨界度は、トップダウン制御領域と感覚運動皮質との間のより大きな領域間コミュニケーションを意味するため、FEFを臨界度に近づけて動作させる刺激プロトコルは、擬似刺激と比較して、刺激の結果として精度がより完全に向上します。
ITBS と偽刺激の、刺激後 12 分で推定された精度の変化率。
主観的な努力の割引 - cTBS と偽の刺激
時間枠：CTBS と偽刺激の刺激後 72 分で推定された主観値の変化。
0.0 (完全な工数割引) から 1.0 (工数割引なし) の範囲の割引オファーとして工数割引手順から推定された主観的な値。 値が低いほど、人々は主観的な努力のほうがコストがかかると感じていることを示します。 FEFへのシータバースト刺激は皮質の興奮性を調節し、ある人の脳ではFEFが臨界に近く動作するようになり、他の人の脳では臨界から遠ざかるように動作するはずです。 私たちは、臨界性からの乖離が現象学的取り組みの根底にあると仮説を立てます。 したがって、人間の脳を臨界に近づける刺激は、擬似刺激に比べて労力が少なく、主観的価値が高くなると予測します。
CTBS と偽刺激の刺激後 72 分で推定された主観値の変化。
主観的な努力の割引 - iTBS と偽の刺激
時間枠：ITBS と偽刺激の刺激後 72 分で推定された主観値の変化。
0.0 (完全な工数割引) から 1.0 (工数割引なし) の範囲の割引オファーとして工数割引手順から推定された主観的な値。 値が低いほど、人々は主観的な努力のほうがコストがかかると感じていることを示します。 FEFへのシータバースト刺激は皮質の興奮性を調節し、ある人の脳ではFEFが臨界に近く動作するようになり、他の人の脳では臨界から遠ざかるように動作するはずです。 私たちは、臨界性からの乖離が現象学的取り組みの根底にあると仮説を立てます。 したがって、人間の脳を臨界に近づける刺激は、擬似刺激に比べて労力が少なく、主観的価値が高くなると予測します。
ITBS と偽刺激の刺激後 72 分で推定された主観値の変化。
主観的努力評価 - cTBS と偽刺激
時間枠：CTBS と偽刺激の刺激後 70 分で推定された主観値の変化。
1 (低い労力) から 10 (高い労力) までの主観的な努力のリッカート評価。 FEFへのシータバースト刺激は皮質の興奮性を調節し、ある人の脳ではFEFが臨界に近く動作するようになり、他の人の脳では臨界から遠ざかるように動作するはずです。 私たちは、臨界性からの乖離が現象学的取り組みの根底にあると仮説を立てます。 したがって、人間の脳を臨界に近づける刺激は、擬似刺激に比べて労力が少なく、主観的価値が高くなると予測します。
CTBS と偽刺激の刺激後 70 分で推定された主観値の変化。
主観的努力評価 - iTBS と偽刺激
時間枠：ITBS と偽刺激の刺激後 70 分で推定された主観値の変化。
1 (低い労力) から 10 (高い労力) までの主観的な努力のリッカート評価。 FEFへのシータバースト刺激は皮質の興奮性を調節し、ある人の脳ではFEFが臨界に近く動作するようになり、他の人の脳では臨界から遠ざかるように動作するはずです。 私たちは、臨界性からの乖離が現象学的取り組みの根底にあると仮説を立てます。 したがって、人間の脳を臨界に近づける刺激は、擬似刺激に比べて労力が少なく、主観的価値が高くなると予測します。
ITBS と偽刺激の刺激後 70 分で推定された主観値の変化。

協力者と研究者

ここでは、この調査に関係する人々や組織を見つけることができます。

スポンサー

Rutgers, The State University of New Jersey

捜査官

  • 主任研究者：John A Westbrook, PhD、Rutgers University

出版物と役立つリンク

研究に関する情報を入力する責任者は、自発的にこれらの出版物を提供します。これらは、研究に関連するあらゆるものに関するものである可能性があります。

一般刊行物

研究記録日

これらの日付は、ClinicalTrials.gov への研究記録と要約結果の提出の進捗状況を追跡します。研究記録と報告された結果は、国立医学図書館 (NLM) によって審査され、公開 Web サイトに掲載される前に、特定の品質管理基準を満たしていることが確認されます。

主要日程の研究

研究開始 (推定)

2024年5月1日

一次修了 (推定)

2025年12月30日

研究の完了 (推定)

2026年6月1日

試験登録日

最初に提出

2024年3月27日

QC基準を満たした最初の提出物

2024年3月27日

最初の投稿 (実際)

2024年4月3日

学習記録の更新

投稿された最後の更新 (実際)

2024年4月3日

QC基準を満たした最後の更新が送信されました

2024年3月27日

最終確認日

2024年3月1日

詳しくは

本研究に関する用語

その他の研究ID番号

  • 2023001006

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?

いいえ

IPD プランの説明

すべての匿名化されたデータは、試験終了後にラトガース大学 (RUresearch) のデータ ポータルで公開されます。

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

いいえ

米国FDA規制機器製品の研究

はい

米国で製造され、米国から輸出された製品。

いいえ

この情報は、Web サイト clinicaltrials.gov から変更なしで直接取得したものです。研究の詳細を変更、削除、または更新するリクエストがある場合は、register@clinicaltrials.gov。 までご連絡ください。 clinicaltrials.gov に変更が加えられるとすぐに、ウェブサイトでも自動的に更新されます。

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