음악 훈련에 의해 유도된 다감각 피질 영역의 신경가소성: 번역적 접근(MusicPlast) (MusicPlast)

목표 및 연구 질문

MUSICPLAST의 첫 번째 목표는 관련된 피질 네트워크를 자세히 설명하는 건강한 인간 두뇌의 시청각 지각 발달을 심층적으로 탐구하는 것입니다. 고밀도 EEG 측정(128개 채널)은 통일된 다감각 괴짜 패러다임에서 청각, 시각 및 시청각 대응을 통합하는 자극 프로토콜에 따라 이 목표를 실현하기 위해 사용될 것입니다. 대상자의 다감각 지각 능력에 대한 행동 및 신경심리학적 평가는 현상에 대한 전체론적 이해를 달성하기 위해 수행됩니다. 서로 다른 조건의 피험자 내 비교는 해당 네트워크를 드러내고 피험자 간 발달 궤적을 드러냅니다. 이 실험의 가설은 시청각 인식의 기반이 되는 네트워크가 전두엽 피질의 배외측 영역을 포함하여 광범위한 영역을 연결하는 피질 영역으로 구성된다는 것입니다. 그 발달과 관련하여, 건강한 노년기에 행동적으로 다감각적 통합이 계속해서 향상된다는 사실에 근거하여, 네트워크가 나이가 들수록 향상된 밀도와 효율성을 보이면서 재구성될 것이라는 가설을 세웁니다.

MUSICPLAST의 두 번째 목표는 단기 음악 읽기 훈련을 제공하는 컴퓨터를 통해 유도된 건강한 인간 두뇌의 시청각 인식의 기저에 있는 피질 네트워크의 가소성을 심층적으로 탐구하는 것입니다. 이전에 언급한 목표와 동일한 자극 패러다임에 따라 이 목표를 실현하기 위해 사전 및 사후 훈련 고밀도 EEG, 행동 및 신경심리학적 측정이 사용될 것입니다. 이 실험의 가설은 시청각 인식의 기본이 되는 네트워크가 재구성되어 전체적인 밀도와 효율성이 향상되고 측두엽과 전두극 영역 사이의 연결성이 향상되며 나이가 증가함에 따라 가소성의 양이 점진적으로 감소한다는 것입니다.

MUSICPLAST의 세 번째 목표는 제안된 컴퓨터 음악 읽기 훈련 프로토콜의 효과를 병리학적 집단, 특히 난독증 청소년 및 노인의 유익한 신경가소성 변화를 촉진하는 도구로 평가하는 것입니다. 이전에 언급한 목표와 동일한 자극 패러다임에 따라 이 목표를 실현하기 위해 사전 및 사후 훈련 고밀도 EEG, 행동 및 신경심리학적 측정이 사용될 것입니다. 이 실험의 가설은 시청각 인식의 기반이 되는 네트워크가 전체 밀도와 효율성이 향상되고 측두엽과 전두극 영역 사이의 연결성이 향상되는 훈련으로 인해 유익하게 재구성될 것이며 이러한 변화가 해당 행동 및 신경심리학적 평가.

연구 설계 및 방법론 참가자

PI에 대한 이전 관련 연구의 데이터를 기반으로 G-Power를 통해 샘플 크기 분석을 수행했으며 0.8의 검정력과 a = 0.05의 양측 유의 수준에 도달하기 위해 원하는 샘플 크기는 13명의 피험자임을 나타냅니다. 각 그룹에서. 탈락 가능성을 설명하기 위해 MUSICPLAST는 각 그룹[청소년(n = 20), 청년(n = 20), 노인(n = 20) 및 대조군(n = 20)]에 20명의 피험자를 포함합니다. 연구는 인간 피험자의 연구 참여와 관련하여 헬싱키 선언에 따라 수행될 것입니다.

EEG 및 행동 측정

교육 시작 전과 완료 후 참가자는 2회의 뇌파 측정을 받게 됩니다. 기록은 128개의 활성 전극이 있는 Nihon Kohden EEG-1200 시스템을 사용하여 AUTH의 의료 물리학 연구소에 위치한 전자기 차폐실에서 수행됩니다. 첫 번째 측정은 휴식 상태 활동에 대한 것이므로 휴식 상태 피질 연결의 네트워크 분석을 허용하는 반면 두 번째 측정은 시청각 지각에 대해 적절하게 조정된 다중 감각 괴짜 패러다임을 통해 이벤트 전위를 기록합니다. 달리다. 이 패러다임은 PI에 의해 일련의 연구에서 제안되고 성공적으로 적용되었으며 피질 활동의 시공간적 분석과 기능적 연결성 분석을 모두 허용합니다.

EEG 측정과 동시에 피험자는 "음조의 피치가 높을수록 - 더 높은 소리 원의 위치". 이 측정은 합동 및 부적합한 시청각 자극의 식별 정확도에 대한 행동 평가를 허용합니다.

교육 시작 전과 완료 후 참가자는 다음 테스트를 포함하는 배터리로 구성된 신경심리학적 평가를 받게 됩니다.

모든 과목:

Stroop Test Trail A 및 B Digit Span Test 성능 연령에 따른 Wechsler Intelligence Scale Children III 또는 Wechsler Adult Intelligence Scale의 하위 테스트.

노인 전용:

미니 정신 상태 검사(MMSE) 몬트리올 인지 평가(MoCA) 노인 우울증 척도

난독증만 해당:

단어 및 비단어 읽기 단어 및 비단어 철자 음운 능력

개입 - MUSICPLAST 교육 프로토콜

각 피험자는 4주 동안 간단한 음악 읽기를 기반으로 한 20개의 컴퓨터 교육 세션을 받게 됩니다. 교육은 스마트폰이나 태블릿을 통해 제공됩니다. 응용 프로그램은 20분 동안 지속되는 각 교육 세션에 대한 로그 파일을 기록하고 로그 파일은 연구원이 직접 사용할 수 있으므로 적시에 참여하고 주제의 헌신을 따를 수 있습니다. 훈련 프로토콜에 사용된 자극은 EEG 기록에 사용된 시청각 자극 패턴과 동일한 원리에 따라 구성됩니다. 시각적 이미지는 5개의 수평선 배경 위에 원을 표시합니다. 패턴의 지속 시간은 평균 10초입니다.

5개 라인 내에서 원의 위치는 "음의 높이가 높을수록 원의 위치가 높아진다"는 규칙을 따르거나 위의 규칙을 위반하게 됩니다. 이 규칙은 유도된 신경가소성에 대한 긍정적인 결과를 가진 PI가 수행한 이전 연구에서도 원칙적으로 따랐습니다. 시각적 이미지는 리드미컬한 패턴이 아닌 피치의 빈도만 나타냅니다. 참가자는 시청각 입력이 위에 제시된 규칙을 확인했는지 또는 위반했는지 여부를 버튼 누름을 통해 각 시도가 끝날 때 응답해야 합니다. 정답은 웃는 얼굴, 오답은 웃지 않는 피드백 이미지를 평가마다 제공합니다. 프로토콜은 조정된 난이도로, 프레젠테이션 속도와 음악 패턴의 난이도라는 두 가지 요소를 기반으로 하는 5단계의 난이도를 가집니다. 멜로디 패턴이 피험자에게 알려지지 않는 EEG 측정 절차와 달리, 교육에 사용되는 멜로디 패턴은 참가자를 참여시키고 감정적 반응을 유발하기 위해 짧지만 알려진 악곡의 식별 가능한 부분으로 구성됩니다. . 피드백을 제공하고 연습생에게 감정적 인 반응을 유발할 알려진 악보를 사용하여 PI의 해당 이전 연구와 비교하여 교육이 향상됩니다.

EEG 데이터 분석 및 통계 절차

수집된 EEG 데이터는 Brain Electrical Source Analysis 소프트웨어(BESA 연구, 버전 6, Megis Software, Heidelberg, Germany)를 사용하여 사전 처리됩니다. 기록된 데이터는 200ms의 사전 자극 간격을 포함하여 1000ms의 에포크에서 분리됩니다. Epoch는 -100에서 0ms까지의 간격을 사용하여 기준선으로 수정됩니다. 현재 밀도 재구성(CDR)은 BESA에서 제공하는 sLORETA 방법55을 사용하여 각 대상 및 각 조건의 신경 반응에 대해 계산됩니다. The Matlab ® (The MathWorks, Inc., Natick, Massachusetts, United States.) 도구 상자 HERMES56은 복셀 시계열에서 인접 행렬을 계산하는 데 사용됩니다. 도구 상자 네트워크 기반 통계(NBS)는 일반 선형 모델 접근 방식을 사용하여 그래프에서 중요한 연결을 통계적으로 식별하는 데 사용됩니다. 데이터의 통계 분석을 위해 2 × 2 × 2 × 2 혼합 모델 ANOVA 설계를 따를 것이며, 주제 내에서 조건(합치 및 부적합), 양식(시청각, 청각 및 시각) 및 시간(사전 및 교육 후) 및 과목 간 하나: (연령 그룹). Family Wise Error 수정을 통해 다중 비교를 위해 수정된 유의 수준은 p < 0.05로 설정됩니다.