뇌에 대한 적외선 및 초음파의 영향
비가청 적외선 및 초음파가 뇌 구조 및 기능, 인지 기능 및 웰빙에 미치는 영향
연구 개요
상태
상세 설명
뇌에 대한 적외선 및 초음파의 영향과 관련하여 선구자 연구에서는 비가청 초저주파에 대한 노출이 청각 및 감정 처리, 자율 제어와 관련된 영역을 포함하여 여러 뇌 영역의 신경 활동 변화와 관련이 있음을 보여주었습니다. 이러한 결과는 잠재적인 초저주파가 병원성 효과를 가질 수 있음을 나타냅니다. 연구에 따르면 저강도 집중 초음파(LIFU)는 BOLD 신호를 변조합니다. 그러나 청각 및 기타 뇌 영역에 대한 초음파의 영향은 오늘날까지 대체로 불분명합니다. 저주파 소음이 (정신) 건강 및 인지 기능에 미치는 악영향과 관련하여 예비 증거(2개의 리뷰로 요약됨)는 주로 수면, 스트레스 수준(주관 및 객관적 모두, 즉 코티솔 수준), 두통, 피로, 집중력, 그리고 기억. 그러나 이러한 검토는 가청 저주파 소음과 비가청 초저주파 소음을 명시적으로 다루지는 않습니다.
인지 기능과 웰빙에 대한 적외선 및 초음파의 효과에 대한 연구는 초기 단계에 있습니다. 지금까지 발표된 몇 안 되는 연구는 적용된 방법과 결과가 크게 다릅니다. 언론은 반복적으로 '초음파병'으로 고통받는 개인에 대한 이야기를 다루었습니다. 이러한 주관적인 설명에 따라 리뷰 논문에서는 초음파 노출이 고열, 메스꺼움, 두통, 이명 및 저혈압뿐만 아니라 신경 흥분, 자극, 기억력 문제 및 집중력 및 학습 장애와 관련될 수 있다고 제안했습니다. (정신) 건강 및 인지에 대한 초음파 노출의 영향.
그럼에도 불구하고 이러한 유형의 소리가 긍정적인 영향을 미친다는 지표도 있습니다. 연구에 따르면 초저주파의 짧은 폭발이 인지 기능에 긍정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 또한 해당 분야의 선구적인 작업은 현재 알츠하이머 환자를 위한 초음파 요법을 테스트하고 있습니다. 효과(긍정적 대 부정적)는 매우 다양할 수 있습니다. 주파수, 음압 수준 및 노출 기간에 따라 다름; 뿐만 아니라 소리의 품질(혼합된 가청 및 비가청 vs. 순전히 비가청). 향후 연구에서는 효과에 대한 명확한 진술을 할 수 있도록 이러한 변수를 명확하게 정의해야 합니다.
본 연구는 인간의 뇌 연결성, 구조 및 기능, 관련 인지 기능 및 전반적인 웰빙에 관한 (가청 불가) 인프라 및 초음파의 장기적인 영향에 대해 더 많은 정보를 제공할 수 있기를 바랍니다. 이것은 또한 현대 인간 생활 환경의 '소음 공해'에 대한 보다 정교하고 사실에 기반한 논쟁으로 이어질 수 있습니다.
서면 동의를 한 건강한 참가자는 야간 수면 중에 연속 28일 동안 적외선 또는 초음파에 노출됩니다. 음원은 청력 임계값보다 최소 10dB 낮은 소리를 생성합니다. 소스는 일상 생활에서 적외선 및 초음파 노출을 모방하도록 설계되었습니다. 소스의 구성 및 보정은 Braunschweig에 위치한 독일 물리 기술 연방 연구소(Physikalisch Technische Bundesanstalt; PTB)의 전문가에 의해 실현되었습니다. 표준화된 절차에 따라 참가자의 침실에 음원을 설치 및 측정하고 참가자의 일반적인 수면 시간 중 8시간 동안 소리를 냅니다. N = 60명의 참가자가 다음 네 가지 조건 중 하나로 무작위 배정됩니다.
- 초저주파 verum(n = 20, 주파수 = 6Hz, 음압 = 85dB)
- 초저주파 위약(n = 10)
- 초음파 verum(n = 20, 주파수 = 22.4kHz, 음압 = 가변 +/- 10dB)
- 초음파 위약(n = 10); (단일 블라인드 절차).
먼저, 18-40세의 참가자가 적격성 검사를 받게 됩니다. 또한 모든 참가자의 정상적인 청각 능력을 확인하기 위해 청력 평가가 실시됩니다. 소리 노출 기간 전후에 참가자는 정신 및 신체 증상, 웰빙 및 인지 기능(특히 일상적인 인지 문제를 나타내고 집행 기능); (T1, T2). 또한 소리에 대한 민감도(적외선 및 초음파 포함)와 다양한 음원(T1 및 T2)에 대한 현재 노출이 설문지로 평가됩니다. 또한 뇌의 형태적 및 기능적 변화(T1 및 T2)를 조명하기 위해 자기공명영상(Magnetic Resonance Imaging, MRI)을 실시합니다. 스캐너에서 참가자는 공간 n-back 작업을 실행합니다. 이 작업은 참가자의 작업 기억을 평가하고 영구적인 인지 부하로 인한 스트레스 반응을 평가하는 데 적합하므로 실생활에서 스트레스가 많은 작업에 대한 '대리'를 구성합니다. n-back 작업 중에 점은 그리드의 다른 위치에 순차적으로 표시됩니다. 참가자는 현재 제시된 점이 제시된 각 점에 대해 이전에 3번 시도된 점과 일치하는지 여부를 표시하도록 지시받습니다. 적외선/초음파를 통한 4주간의 노출 기간 동안 참가자는 웰빙, 일반 건강 수준, 정신 및 신체 증상, 수면의 질, 두통 및 전반적인 삶의 질을 평가하는 주간 설문지를 작성합니다.
연구 유형
등록 (실제)
단계
- 해당 없음
연락처 및 위치
연구 장소
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Hamburg, 독일, 20246
- Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf, Klinik und Poliklinik für Psychiatrie und Psychotherapie, Hamburg, Germany
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참여기준
자격 기준
공부할 수 있는 나이
건강한 자원 봉사자를 받아들입니다
연구 대상 성별
설명
포함 기준:
- 건강한 참가자
- 18-40세
- 연구의 모든 부분에 대한 사전 동의(MRT 포함)
- 제외 기준(아래 참조) 중 어느 것도 충족되지 않음
- 정상적인 청력
제외 기준:
- 18세 미만 또는 40세 초과
- 임신 또는 모유 수유
- 어린 자녀(0~3세)와 함께 생활
- 침실에 있는 애완동물(예: 고양이, 개, 설치류, 파충류)
- 매우 시끄럽고 시끄러운 거리에 거주
- 이명
- ENT 영역의 만성 질환/감염
- 귀 변형 / 귀 수술
- (부분) 난청
- 보청기/와우 이식
- 중추 신경계의 퇴행성 또는 염증성 질환
- 심각한 인지/신경심리학적 손상
- 심한 통증 증후군 또는 기타 심각한 기질적 질병
- 간질
- (과거 또는 현재) 정신 장애
- 신경 장애
- 중증 당뇨병성 다발신경병증
- 악성종양/암
- 심부전
- 동맥 고혈압
- 심장마비/뇌졸중
- 심한 간 또는 신장 기능 부전
- 조혈 시스템의 질병
- 알코올 중독/약물 중독
- 심각한 알레르기 또는 독성 반응의 병력
- 현재 약물 실험 참여
- 법적 능력/이해 능력에 대한 의심
- 법원/공식 명령에 따라 기관에 위탁
- 중추적으로 작용하는 약물(예: 항정신병약, 항경련제, 항우울제 등)
- 제거할 수 없는 금속 조각(동맥류 클립, 의수 등) 또는 이식된 전자 장치(심박 조율기, 삼투압 또는 기타 이식형 펌프, 인공 와우 등)
- 밀실 공포증
- 급성(호흡기) 감염, 신체적 불안
- 머리 부위의 문신, 영구 화장
- 제거 불가능한 피어싱
공부 계획
연구는 어떻게 설계됩니까?
디자인 세부사항
- 주 목적: 기초 과학
- 할당: 무작위
- 중재 모델: 병렬 할당
- 마스킹: 하나의
무기와 개입
참가자 그룹 / 팔 |
개입 / 치료 |
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실험적: 인프라사운드 - 베룸
이 조건에서 참가자는 야간 수면 중에 8시간 동안 지속적으로 초저주파음(85dB; 6Hz) 소스의 비가청 초저주파에 노출됩니다.
소스는 참가자의 침대 근처(약 1-2미터)에 배치됩니다.
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초저주파음원은 참가자의 야간 수면 중 연속 8시간 동안 들리지 않는 6Hz 사운드를 방출하고, 로컬 음압(참가자의 머리에서)은 85dB로 보정됩니다.
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위약 비교기: 저주파 - 위약
이 조건에서 참가자는 어떤 소리에도 노출되지 않습니다.
초저주파 더미 소스는 초저주파 - verum 상태(1-2미터)에서와 같이 참가자의 침대 가까이에 배치됩니다.
Infrasound 더미 소스는 활성 초저주파 소스와 똑같이 생겼지만 전혀 소리를 내지 않습니다.
참가자들은 이 소스가 야간 수면 중에 8시간 동안 지속적으로 소리를 방출한다고 들었습니다.
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초저주파 더미 소스는 해당 verum 초저주파 소스와 똑같이 생겼지만 전혀 소리가 나지 않습니다.
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실험적: 초음파 - 베룸
이 조건에서 참가자는 야간 수면 중에 8시간 동안 초음파(청력 임계값 미만 10dB, 22.4kHz) 소스에서 방출되는 비가청 초음파에 노출됩니다.
소스는 참가자의 머리 높이(예: 침실용 탁자)에서 참가자의 침대(1-2미터) 가까이에 배치됩니다.
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초음파 소스는 야간 수면 중에 연속 8시간 동안 들리지 않는 22.4kHz 사운드를 방출합니다.
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위약 비교기: 초음파 - 위약
이 조건에서 참가자는 어떤 소리에도 노출되지 않습니다.
초음파 더미 소스는 Infrasound - verum 상태(1-2미터)에서와 같이 참가자의 침대 가까이에 배치됩니다.
초음파 더미 소스는 활성 초음파 소스와 똑같이 생겼지만 소리가 전혀 나지 않습니다.
참가자들은 이 소스가 야간 수면 중에 8시간 동안 지속적으로 소리를 방출한다고 들었습니다.
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초음파 더미 소스는 해당 verum 초음파 소스와 똑같이 생겼지만 전혀 소리가 나지 않습니다.
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연구는 무엇을 측정합니까?
주요 결과 측정
결과 측정 |
측정값 설명 |
기간 |
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기능적 연결성 변화(기능적 자기 공명 영상, fMRI)
기간: 기준선(0일) 및 적외선/초음파 노출 후(28일 이상)
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적외선 및 초음파를 통한 기능적 뇌 변화(fMRI)의 탐색적 분석(진정 조건 대 위약 조건)
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기준선(0일) 및 적외선/초음파 노출 후(28일 이상)
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뇌 구조의 변화(MRI)
기간: 기준선(0일) 및 노출 후(28일 이상)
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적외선 및 초음파를 통한 구조적 뇌 변화(MRI)의 탐색적 분석(진정 조건 대 위약 조건)
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기준선(0일) 및 노출 후(28일 이상)
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우울증 수준의 변화
기간: 기준선(0일) 및 노출 후(28일 이상)
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Beck's Depression Inventory - II - 개정된 합계 점수, 적외선 및 초음파를 통한 우울증의 악화 또는 개선(합계 점수의 증가 또는 감소)을 나타냅니다(진정 조건 대 위약 조건).
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기준선(0일) 및 노출 후(28일 이상)
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'경계' 주의력 테스트 점수의 변화
기간: 기준선(0일) 및 노출 후(28일 이상)
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장기간에 걸친 주의력 유지의 악화 또는 개선(정확한 응답 수의 감소 또는 증가로 운영됨; 최소 = 0, 최대 = 36; TAP - 주의력 테스트: 하위 테스트 '경계'로 평가됨) ') 적외선 및 초음파를 통해(진정 조건 대 플라시보 조건).
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기준선(0일) 및 노출 후(28일 이상)
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기억력 테스트 점수의 변화
기간: 기준선(0일) 및 노출 후(28일 이상)
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기억력의 악화 또는 향상
겹치는 도트 위치의 정확한 식별; 정답의 최소값 = 0, 최대값 = 100], 감소는 공간 기억이 악화되었음을 나타내고, 증가는 공간 기억이 향상됨을 나타냅니다. 적외선 및 초음파를 통해(실제 조건 대 위약 조건).
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기준선(0일) 및 노출 후(28일 이상)
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경보 작업 점수의 변화
기간: 기준선(0일) 및 노출 후(28일 이상)
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'각성'의 악화 또는 개선(목표 자극에 대한 평균 반응 시간[RT]로 표시됨; 높은 평균 RT는 낮은 각성 = 악화를 나타냄; 낮은 평균 RT는 각성 개선을 나타냄, [TAP - 주의력 테스트; 하위 테스트 '각성') ]), 적외선 및 초음파를 통해(실제 조건 대 위약 조건).
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기준선(0일) 및 노출 후(28일 이상)
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수면의 질 변화
기간: 기준선(0일) 및 노출 후(28일 이상)
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적외선 및 초음파를 통한 자체 보고 수면 품질의 악화 또는 개선(피츠버그 수면 품질 지수의 합계 점수 감소 또는 증가)(진정 조건 대 위약 조건).
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기준선(0일) 및 노출 후(28일 이상)
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2차 결과 측정
결과 측정 |
측정값 설명 |
기간 |
|---|---|---|
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신체화(신체 건강)의 변화
기간: 기준선(0일) 및 노출 후(28일 이상)
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간략한 증상 목록 '신체화' 하위 척도의 총점을 통해 평가한 심혈관, 위장관 및 호흡기 증상을 포함한 자가 보고된 신체화의 악화 또는 개선(증가는 더 많은 신체화를 나타내고, 감소는 더 적은 신체화를 나타냅니다. 총 점수의 척도 범위는 최소 = 0, 최대 = 28) 적외선/초음파(vs.
위약 조건).
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기준선(0일) 및 노출 후(28일 이상)
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공동 작업자 및 조사자
협력자
수사관
- 연구 의자: Christian Koch, Dr., Physikalisch-Technische Bundesanstalt, Braunschweig, Germany
간행물 및 유용한 링크
일반 간행물
- Weichenberger M, Bauer M, Kuhler R, Hensel J, Forlim CG, Ihlenfeld A, Ittermann B, Gallinat J, Koch C, Kuhn S. Altered cortical and subcortical connectivity due to infrasound administered near the hearing threshold - Evidence from fMRI. PLoS One. 2017 Apr 12;12(4):e0174420. doi: 10.1371/journal.pone.0174420. eCollection 2017.
- Weichenberger M, Kuhler R, Bauer M, Hensel J, Bruhl R, Ihlenfeld A, Ittermann B, Gallinat J, Koch C, Sander T, Kuhn S. Brief bursts of infrasound may improve cognitive function--an fMRI study. Hear Res. 2015 Oct;328:87-93. doi: 10.1016/j.heares.2015.08.001. Epub 2015 Aug 7.
- Yoo SS, Kim H, Min BK, Franck E, Park S. Transcranial focused ultrasound to the thalamus alters anesthesia time in rats. Neuroreport. 2011 Oct 26;22(15):783-7. doi: 10.1097/WNR.0b013e32834b2957.
- Baliatsas C, van Kamp I, van Poll R, Yzermans J. Health effects from low-frequency noise and infrasound in the general population: Is it time to listen? A systematic review of observational studies. Sci Total Environ. 2016 Jul 1;557-558:163-9. doi: 10.1016/j.scitotenv.2016.03.065. Epub 2016 Mar 17.
- Leventhall, G., Pelmear, P., and Benton, S., 2003, A review of published research on low frequency noise and its effects: Department for Environment, Food and Rural Affairs.
- Smagowska B, Pawlaczyk-Luszczynska M. Effects of ultrasonic noise on the human body-a bibliographic review. Int J Occup Saf Ergon. 2013;19(2):195-202. doi: 10.1080/10803548.2013.11076978.
- Ascone L, Kling C, Wieczorek J, Koch C, Kuhn S. A longitudinal, randomized experimental pilot study to investigate the effects of airborne ultrasound on human mental health, cognition, and brain structure. Sci Rep. 2021 Mar 12;11(1):5814. doi: 10.1038/s41598-021-83527-z.
연구 기록 날짜
연구 주요 날짜
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연구 완료 (실제)
연구 등록 날짜
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