非侵襲的脳深部刺激のための時間的干渉法、研究 1.1
非侵襲的な脳深部刺激のための時間干渉法
調査の概要
状態
条件
詳細な説明
研究者らは、助成金の期間を通じて、時間的干渉（TI）電気神経刺激は忍容性が高く、機能的MRI（fMRI）BOLD信号で測定される深部脳活動を局所的に操作するのに効果的であるという仮説を立てている。 研究者らは、TI刺激が側坐核（NAcc）や背側前帯状皮質（dACC）などの標的深部脳領域におけるBOLD活性を増加させることができるかどうか、またこの刺激がこれらの領域によって制御される認知機能に影響を与えることができるかどうかを調査する予定である。 TI は、複数の電極ペアにわずかに異なる周波数の交流を印加することで機能し、表層の皮質領域に大きな影響を与えることなく脳深部領域を刺激できる干渉パターンを作成します。 この方法は従来の経頭蓋直流刺激 (tDCS) に似ていますが、TI は tDCS が効果的に到達できない深部の脳構造を刺激できます。 この研究は 2 つの主な目的と複数のサブ研究に分かれています。 目的 1 では、研究者らは fMRI BOLD 信号に対する TI の効果を特徴付け、さまざまな拍動周波数をテストし、側坐核と背側前帯状皮質における TI の効果を比較します。 目的 2 では、研究者らは TI を背側前帯状皮質に適用し、被験者が fMRI スキャンを受けている間に確立された認知タスクを使用して、認知制御、葛藤モニタリング、リスク回避、採食行動におけるその役割に関する因果理論を検証します。
研究 1.1 (目的 1、研究 1) では、上にある皮質を活性化することなく側坐核を局所的に活性化する能力と、機能的接続に対するその効果をテストします。 健康な被験者 (n=30) は 1 回の研究訪問に参加し、その間に被験者は fMRI スキャナーに配置され、時間的干渉プロトコルが施行されます。 具体的には、被験者は導電性ゲルで頭皮に取り付けられた2対のカーボンファイバー電極を装着します。 彼らは、電極ペアごとに 2mA で 8 分間の刺激を 1 ブロック受けます。 刺激シーケンスは、2 分間オン、2 分間オフ、2 分間オン、2 分間オフとなり、各 2 分間の開始時に 30 秒間のランプアップとランプダウンが行われます。 最初のブロックは、1 つのチャネルに 2000 Hz、もう 1 つのチャネルに 2020 Hz のアクティブ TI 刺激を適用します。 2 番目のブロックは偽の TI 刺激で、最初のブロックと同じですが、「オン」状態はランプアップ後に 2mA に達するとすぐにランプダウンします。 3 番目と 4 番目のブロックは、両方の電極対が 2000Hz で刺激し、「NO-TI アクティブ」状態と「NO-TI シャム」状態になることを除いて、1 番目と 2 番目のブロックと同じです。 ブロックの順序、およびブロック内で最初に「オン」状態が発生するか「オフ」状態が発生するかは、被験者間でバランスがとれます。
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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Indiana
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Bloomington、Indiana、アメリカ、47408
- Indiana University Bloomington, Imaging Research Facility
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参加基準
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
説明
包含基準:
- 18歳から50歳まで
- 少なくとも6年生以上の教育を受けている必要があります
- あらゆる段階で英語を話し、読む能力
除外基準:
- 現在、ADHD、その他の精神疾患、またはがんの治療のため向精神薬を服用している
- てんかんまたは発作性疾患の病歴
- 片頭痛またはその他の神経学的症候群の病歴
- AIDSの病歴（潜在的な認知障害による）
- 頭部外傷または認知障害の病歴
- 精神病の症状と一致する個人的な経験（例：幻覚、支配妄想、または特殊能力）
- 頭蓋骨欠陥の病歴（例、頭蓋骨に開けられた穴または既知の頭蓋亀裂）
- 頭または頭皮の下に金属インプラント
- fMRI の安全性スクリーニング基準を満たしていない (例: 体内の金属インプラント、恒久的な装飾品、頭または首の入れ墨)
- 避妊に子宮内避妊具 (IUD) を使用しており、MRI の安全性を検証するための文書を提供できない
- 妊娠（自己申告、妊娠検査薬は投与されません）
- 重量が 440 ポンドを超える (スキャナーの重量制限)
- ペースメーカーの存在
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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アクティブコンパレータ：NAcc TI アクティブ、次に NAcc TI 模擬、次に NAcc 非 TI アクティブ、次に NAcc 非 TI 模擬
このアームの参加者は、2 対のカーボンファイバー電極を使用して、次の順序で時間干渉 (TI) 電気刺激を受けます: NAcc TI Active、次に NAcc TI Sham、次に NAcc No-TI Active、次に NAcc No-TI Sham。
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非侵襲的な脳電気刺激は、電極あたり最大 2 mA の交流周波数 (例: 2000 Hz および 2020 Hz) を使用して、2 セットの頭皮電極を通じて送達されます。 この刺激は、上にある皮質を活性化することなく脳の深部領域を集中的に刺激するビート周波数干渉パターン（たとえば、20 Hz）を作成します。 NAcc TI アクティブ条件の場合、1 つのチャネルでは 2000 Hz が管理され、もう 1 つのチャネルでは 2020 Hz が管理されます。 これらの周波数は、2 分間のオン/2 分間オフのサイクルで管理され、各 2 分間の期間の開始時に 30 秒間のランプアップとランプダウンが行われます。
他の名前：
非侵襲的な脳電気刺激は、電極あたり最大 2 mA の交流周波数 (例: 2000 Hz および 2020 Hz) を使用して、2 セットの頭皮電極を通じて送達されます。 この刺激は、上にある皮質を活性化することなく脳の深部領域を集中的に刺激するビート周波数干渉パターン（たとえば、20 Hz）を作成します。 NAcc TI 模擬条件の場合、1 つのチャネルでは 2000 Hz が管理され、もう 1 つのチャネルでは 2020 Hz が管理されます。 これらの周波数は、2 分間オン/2 分間オフのサイクルで管理されますが、(アクティブ TI 条件で見られるように) 各 2 分間の開始時に 30 秒間のランプアップとランプダウンが行われる代わりに、NAcc TI シャム条件での刺激は、ランプアップ後に 2mA に達するとすぐにランプダウンします。
他の名前：
非侵襲的な脳電気刺激は、電極ごとに最大 2 mA の同じ電流周波数を使用して、2 セットの頭皮電極を通じて送られます。 NAcc No-TI Active 条件の場合、両方のチャネルで 2000Hz が管理されます。 これらの周波数は、2 分間のオン/2 分間オフのサイクルで管理され、各 2 分間の期間の開始時に 30 秒間のランプアップとランプダウンが行われます。
他の名前：
非侵襲的な脳電気刺激は、電極ごとに最大 2 mA の同じ電流周波数を使用して、2 セットの頭皮電極を通じて送られます。 NAcc No-TI Sham 条件の場合、両方のチャネルで 2000Hz が管理されます。 これらの周波数は、2 分間オン/2 分間オフのサイクルで管理されますが、(NAcc No-TI アクティブ条件で見られるように) 各 2 分間の開始時に 30 秒のランプアップとランプダウンを行う代わりに、NAcc No-TI シャム条件での刺激は、ランプアップ後に 2mA に達するとすぐにランプダウンします。
他の名前：
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アクティブコンパレータ：NAcc No-TI アクティブ、次に NAcc No-TI 模擬、次に NAcc TI アクティブ、次に NAcc TI 模擬
このアームの参加者は、2 対のカーボンファイバー電極を使用して、次の順序で時間干渉 (TI) 電気刺激を受けます: NAcc No-TI Active、次に NAcc No-TI Sham、次に NAcc TI Active、次に NAcc TI Sham。
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非侵襲的な脳電気刺激は、電極あたり最大 2 mA の交流周波数 (例: 2000 Hz および 2020 Hz) を使用して、2 セットの頭皮電極を通じて送達されます。 この刺激は、上にある皮質を活性化することなく脳の深部領域を集中的に刺激するビート周波数干渉パターン（たとえば、20 Hz）を作成します。 NAcc TI アクティブ条件の場合、1 つのチャネルでは 2000 Hz が管理され、もう 1 つのチャネルでは 2020 Hz が管理されます。 これらの周波数は、2 分間のオン/2 分間オフのサイクルで管理され、各 2 分間の期間の開始時に 30 秒間のランプアップとランプダウンが行われます。
他の名前：
非侵襲的な脳電気刺激は、電極あたり最大 2 mA の交流周波数 (例: 2000 Hz および 2020 Hz) を使用して、2 セットの頭皮電極を通じて送達されます。 この刺激は、上にある皮質を活性化することなく脳の深部領域を集中的に刺激するビート周波数干渉パターン（たとえば、20 Hz）を作成します。 NAcc TI 模擬条件の場合、1 つのチャネルでは 2000 Hz が管理され、もう 1 つのチャネルでは 2020 Hz が管理されます。 これらの周波数は、2 分間オン/2 分間オフのサイクルで管理されますが、(アクティブ TI 条件で見られるように) 各 2 分間の開始時に 30 秒間のランプアップとランプダウンが行われる代わりに、NAcc TI シャム条件での刺激は、ランプアップ後に 2mA に達するとすぐにランプダウンします。
他の名前：
非侵襲的な脳電気刺激は、電極ごとに最大 2 mA の同じ電流周波数を使用して、2 セットの頭皮電極を通じて送られます。 NAcc No-TI Active 条件の場合、両方のチャネルで 2000Hz が管理されます。 これらの周波数は、2 分間のオン/2 分間オフのサイクルで管理され、各 2 分間の期間の開始時に 30 秒間のランプアップとランプダウンが行われます。
他の名前：
非侵襲的な脳電気刺激は、電極ごとに最大 2 mA の同じ電流周波数を使用して、2 セットの頭皮電極を通じて送られます。 NAcc No-TI Sham 条件の場合、両方のチャネルで 2000Hz が管理されます。 これらの周波数は、2 分間オン/2 分間オフのサイクルで管理されますが、(NAcc No-TI アクティブ条件で見られるように) 各 2 分間の開始時に 30 秒のランプアップとランプダウンを行う代わりに、NAcc No-TI シャム条件での刺激は、ランプアップ後に 2mA に達するとすぐにランプダウンします。
他の名前：
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アクティブコンパレータ：NAcc TI 模擬、次に NAcc TI アクティブ、次に NAcc No-TI 模擬、次に NAcc No-TI アクティブ
このアームの参加者は、2 対のカーボンファイバー電極を使用して、次の順序で時間干渉 (TI) 電気刺激を受けます: NAcc TI シャム、次に NAcc TI アクティブ、次に NAcc No-TI シャム、次に NAcc No-TI アクティブ。
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非侵襲的な脳電気刺激は、電極あたり最大 2 mA の交流周波数 (例: 2000 Hz および 2020 Hz) を使用して、2 セットの頭皮電極を通じて送達されます。 この刺激は、上にある皮質を活性化することなく脳の深部領域を集中的に刺激するビート周波数干渉パターン（たとえば、20 Hz）を作成します。 NAcc TI アクティブ条件の場合、1 つのチャネルでは 2000 Hz が管理され、もう 1 つのチャネルでは 2020 Hz が管理されます。 これらの周波数は、2 分間のオン/2 分間オフのサイクルで管理され、各 2 分間の期間の開始時に 30 秒間のランプアップとランプダウンが行われます。
他の名前：
非侵襲的な脳電気刺激は、電極あたり最大 2 mA の交流周波数 (例: 2000 Hz および 2020 Hz) を使用して、2 セットの頭皮電極を通じて送達されます。 この刺激は、上にある皮質を活性化することなく脳の深部領域を集中的に刺激するビート周波数干渉パターン（たとえば、20 Hz）を作成します。 NAcc TI 模擬条件の場合、1 つのチャネルでは 2000 Hz が管理され、もう 1 つのチャネルでは 2020 Hz が管理されます。 これらの周波数は、2 分間オン/2 分間オフのサイクルで管理されますが、(アクティブ TI 条件で見られるように) 各 2 分間の開始時に 30 秒間のランプアップとランプダウンが行われる代わりに、NAcc TI シャム条件での刺激は、ランプアップ後に 2mA に達するとすぐにランプダウンします。
他の名前：
非侵襲的な脳電気刺激は、電極ごとに最大 2 mA の同じ電流周波数を使用して、2 セットの頭皮電極を通じて送られます。 NAcc No-TI Active 条件の場合、両方のチャネルで 2000Hz が管理されます。 これらの周波数は、2 分間のオン/2 分間オフのサイクルで管理され、各 2 分間の期間の開始時に 30 秒間のランプアップとランプダウンが行われます。
他の名前：
非侵襲的な脳電気刺激は、電極ごとに最大 2 mA の同じ電流周波数を使用して、2 セットの頭皮電極を通じて送られます。 NAcc No-TI Sham 条件の場合、両方のチャネルで 2000Hz が管理されます。 これらの周波数は、2 分間オン/2 分間オフのサイクルで管理されますが、(NAcc No-TI アクティブ条件で見られるように) 各 2 分間の開始時に 30 秒のランプアップとランプダウンを行う代わりに、NAcc No-TI シャム条件での刺激は、ランプアップ後に 2mA に達するとすぐにランプダウンします。
他の名前：
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アクティブコンパレータ：NAcc No-TI 模擬、次に NAcc No-TI アクティブ、次に NAcc TI 模擬、次に NAcc TI アクティブ
このアームの参加者は、2 対のカーボンファイバー電極を使用して、次の順序で時間干渉 (TI) 電気刺激を受けます: NAcc No-TI Sham、次に NAcc No-TI Active、次に NAcc TI Sham、次に NAcc TI Active。
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非侵襲的な脳電気刺激は、電極あたり最大 2 mA の交流周波数 (例: 2000 Hz および 2020 Hz) を使用して、2 セットの頭皮電極を通じて送達されます。 この刺激は、上にある皮質を活性化することなく脳の深部領域を集中的に刺激するビート周波数干渉パターン（たとえば、20 Hz）を作成します。 NAcc TI アクティブ条件の場合、1 つのチャネルでは 2000 Hz が管理され、もう 1 つのチャネルでは 2020 Hz が管理されます。 これらの周波数は、2 分間のオン/2 分間オフのサイクルで管理され、各 2 分間の期間の開始時に 30 秒間のランプアップとランプダウンが行われます。
他の名前：
非侵襲的な脳電気刺激は、電極あたり最大 2 mA の交流周波数 (例: 2000 Hz および 2020 Hz) を使用して、2 セットの頭皮電極を通じて送達されます。 この刺激は、上にある皮質を活性化することなく脳の深部領域を集中的に刺激するビート周波数干渉パターン（たとえば、20 Hz）を作成します。 NAcc TI 模擬条件の場合、1 つのチャネルでは 2000 Hz が管理され、もう 1 つのチャネルでは 2020 Hz が管理されます。 これらの周波数は、2 分間オン/2 分間オフのサイクルで管理されますが、(アクティブ TI 条件で見られるように) 各 2 分間の開始時に 30 秒間のランプアップとランプダウンが行われる代わりに、NAcc TI シャム条件での刺激は、ランプアップ後に 2mA に達するとすぐにランプダウンします。
他の名前：
非侵襲的な脳電気刺激は、電極ごとに最大 2 mA の同じ電流周波数を使用して、2 セットの頭皮電極を通じて送られます。 NAcc No-TI Active 条件の場合、両方のチャネルで 2000Hz が管理されます。 これらの周波数は、2 分間のオン/2 分間オフのサイクルで管理され、各 2 分間の期間の開始時に 30 秒間のランプアップとランプダウンが行われます。
他の名前：
非侵襲的な脳電気刺激は、電極ごとに最大 2 mA の同じ電流周波数を使用して、2 セットの頭皮電極を通じて送られます。 NAcc No-TI Sham 条件の場合、両方のチャネルで 2000Hz が管理されます。 これらの周波数は、2 分間オン/2 分間オフのサイクルで管理されますが、(NAcc No-TI アクティブ条件で見られるように) 各 2 分間の開始時に 30 秒のランプアップとランプダウンを行う代わりに、NAcc No-TI シャム条件での刺激は、ランプアップ後に 2mA に達するとすぐにランプダウンします。
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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Change From Baseline (no Stimulation) in Brain Activity in the Nucleus Accumbens During Active Versus Sham Stimulation
時間枠：During fMRI scanning for each study session (active and sham stimulation), approximately 60 minutes
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Brain activity in the nucleus accumbens was measured using functional magnetic resonance imaging (fMRI) during active temporal interference (TI) brain stimulation compared to sham stimulation.
Activity change from baseline (no stimulation) was quantified using region-of-interest (ROI) beta estimates extracted from the nucleus accumbens.
The beta estimates were derived from blood-oxygen-level-dependent (BOLD) signal changes measured during fMRI and reflect the magnitude of task-related neural activation within the ROI.
Higher beta values indicate greater task-related activation.
Whole-brain voxelwise analyses did not identify statistically significant activation clusters after correction for multiple comparisons; therefore, descriptive ROI-level beta estimates are reported.
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During fMRI scanning for each study session (active and sham stimulation), approximately 60 minutes
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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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Change From Baseline (no Stimulation) in Brain Activity in the Nucleus Accumbens During No-TI Active Versus No-TI Sham High-frequency Stimulation
時間枠：During fMRI scanning for each study session (active and sham no-TI stimulation conditions), approximately 60 minutes
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Brain activity in the nucleus accumbens was measured using functional magnetic resonance imaging (fMRI) during no-temporal interference (no-TI) control stimulation, in which both electrode pairs delivered the same frequency.
Change in activity from baseline (no stimulation) was quantified using region-of-interest (ROI) beta estimates extracted from the nucleus accumbens during NO-TI active versus NO-TI sham high-frequency stimulation to determine whether high-frequency stimulation alone altered brain activity.
The beta estimates were derived from blood-oxygen-level-dependent (BOLD) signal changes measured during fMRI and reflect the magnitude of task-related neural activation within the ROI.
Higher beta values indicate greater task-related activation.
Whole-brain voxelwise analyses did not identify statistically significant activation differences after correction for multiple comparisons; therefore, descriptive ROI-level beta estimates are reported.
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During fMRI scanning for each study session (active and sham no-TI stimulation conditions), approximately 60 minutes
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Change From Baseline (no Stimulation) in Brain Activity in the Nucleus Accumbens During Active TI Stimulation Versus Active No-TI Stimulation
時間枠：During fMRI scanning for each study session (active TI and active no-TI stimulation conditions), approximately 60 minutes
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Brain activity in the nucleus accumbens was compared between active temporal interference (TI) stimulation and active high-frequency no-temporal interference (no-TI) stimulation using functional magnetic resonance imaging (fMRI).
Change in activity from baseline (no stimulation) was quantified using region-of-interest (ROI) beta estimates extracted from the nucleus accumbens to determine whether TI stimulation produced greater task-related activation than high-frequency stimulation alone.
The beta estimates were derived from blood-oxygen-level-dependent (BOLD) signal changes measured during fMRI and reflect the magnitude of task-related neural activation within the ROI.
Higher beta values indicate greater task-related activation.
Whole-brain voxelwise analyses did not identify statistically significant activation differences after correction for multiple comparisons; therefore, descriptive ROI-level beta estimates are reported.
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During fMRI scanning for each study session (active TI and active no-TI stimulation conditions), approximately 60 minutes
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Change in Brain Connectivity Between the Nucleus Accumbens and Other Brain Regions During Stimulation
時間枠：During fMRI scanning for each study session (active and sham stimulation conditions), approximately 60 minutes
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Functional connectivity between the nucleus accumbens and other brain regions was planned to be evaluated using fMRI-based psycho-physiological interaction (PPI) analyses during active versus sham temporal interference (TI) stimulation.
Higher correlation values indicate stronger functional connectivity between brain regions.
The primary test statistic was the whole-brain interaction term between seed-region BOLD activity and stimulation condition (active vs. sham TI).
This analysis was not performed because no statistically significant activation clusters were identified from which to define a seed region.
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During fMRI scanning for each study session (active and sham stimulation conditions), approximately 60 minutes
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協力者と研究者
スポンサー
捜査官
- 主任研究者：Joshua W Brown, PhD、Indiana University, Bloomington
出版物と役立つリンク
一般刊行物
- Grossman N, Bono D, Dedic N, Kodandaramaiah SB, Rudenko A, Suk HJ, Cassara AM, Neufeld E, Kuster N, Tsai LH, Pascual-Leone A, Boyden ES. Noninvasive Deep Brain Stimulation via Temporally Interfering Electric Fields. Cell. 2017 Jun 1;169(6):1029-1041.e16. doi: 10.1016/j.cell.2017.05.024.
- Violante IR, Alania K, Cassara AM, Neufeld E, Acerbo E, Carron R, Williamson A, Kurtin DL, Rhodes E, Hampshire A, Kuster N, Boyden ES, Pascual-Leone A, Grossman N. Non-invasive temporal interference electrical stimulation of the human hippocampus. Nat Neurosci. 2023 Nov;26(11):1994-2004. doi: 10.1038/s41593-023-01456-8. Epub 2023 Oct 19.
- Modak P, Fine J, Colon B, Need E, Cheng H, Hulvershorn L, Finn P, Brown JW. Temporal interference electrical neurostimulation at 20 Hz beat frequency leads to increased fMRI BOLD activation in orbitofrontal cortex in humans. Brain Stimul. 2024 Jul-Aug;17(4):867-875. doi: 10.1016/j.brs.2024.07.014. Epub 2024 Jul 24.
便利なリンク
- Lab website for study. The Cognitive Control Lab aims to understand the neural mechanisms of goal-directed behavior, using a combination of fMRI, computational neural modeling, and neurostimulation methods in healthy and clinical human populations.
- Project details for the NIMH-funded study on temporal interference stimulation, including abstract, funding, and key personnel.
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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