파킨슨병과 건강한 노인에서 운동 학습에 대한 수면의 역할 (TARGET-SLEEP)
파킨슨병에서 운동 학습의 유지를 위해: 통합의 수면 관련 효과 이해
연구 개요
상세 설명
PwPD는 새로 습득한 기술이 추가 연습 없이 강력하고 오래 지속되는 운동 기억을 변형시키는 운동 기억 통합 과정을 통해 훈련 효과를 유지하지 못하는 경우가 많습니다. 손상된 통합은 질병의 초기 단계에서도 장기간의 재활 효과를 방해하면서 일상 기능의 불가피한 악화로 이어집니다(Nieuwboer et al. 2008). 흥미롭게도 훈련 후 수면은 건강한 성인의 통합을 촉진하고(King et al. 2017a) 이 효과는 pwPD에서 보존될 수 있습니다(Terpening, 2013). TMR(Targeted Memory Reactivation)은 젊은 성인에게 테스트된 기술로, 운동 학습 중에 청각 자극이 추가됩니다. 학습 관련 소리는 훈련 후 비급속 안구 운동(NREM) 수면 중에 재생되어 최근에 형성된 신경 연결을 강화합니다(Diekelmann et al. 2012). 이 프로젝트의 가장 중요한 가설은 수면과 TMR이 pwPD 및 노인의 운동 기억 및 신경가소성 지표의 통합을 개선할 것이라는 것입니다.
이를 테스트하기 위해 연구자들은 매일 수면 후 성능을 각성 대조군의 성능과 직접 비교할 수 있도록 하면서 일주기 효과를 설명하는 '낮잠' 프로토콜을 사용할 것입니다(King et al. 2017a). 통합은 초기 훈련의 끝과 비교하여 낮잠 또는 깨어 있는 훈련 후 기간 후 손가락 두드리기의 운동 시퀀스 학습(MSL)의 변화로 정의됩니다. 강력한 통합을 추가로 나타내기 위해 추가 연습 없이 24시간 유지 기간 후와 모터 자동성의 측정으로 이중 작업 중에 성능 변화를 평가합니다. 병렬 그룹 디자인은 pwPD와 컨트롤 사이뿐만 아니라 그룹 내 비교(낮잠/깨우기)를 허용합니다. 두 번째 연구에서는 통합에 대한 TMR의 효과를 일련의 반응 시간 작업(SRT)을 사용하여 그룹 간에 비교합니다.
첫 번째 목표(실험 1)는 2시간 낮잠이 pwPD 및 건강한 연령 일치 대조군을 가진 사람들의 비슷한 주간 깨어 있는 기간과 비교하여 MSL 작업의 즉각적인 통합, 24시간 유지 및 이중 작업 간섭을 개선하는지 여부를 결정하는 것입니다. 성능 변화의 정도가 이들 그룹 간에 다른지 여부. 가설 1: 조사자들은 두 그룹에서 각성 상태와 비교하여 훈련 후 낮잠 후 MSL 성능의 강화, 24시간 유지 및 이중 작업 간섭 감소를 찾을 것으로 예상합니다. 아마도 피질-선조체 손상으로 인해 대조군에 비해 pwPD에서 개선이 덜 명백할 것입니다.
두 번째 목표(실험 2)는 TMR이 pwPD 및 건강한 노인에서 2시간 낮잠 전후의 두 가지 학습된 운동 시퀀스에 대한 성능을 비교하여 즉각적인 통합, 24시간 유지 및 이중 작업 간섭을 개선하는지 여부를 결정하는 것입니다. 두 시퀀스는 청각 TMR을 사용하여 재생됩니다. 가설 3: 낮잠 동안 TMR은 건강한 노인과 PD 모두에서 SRT의 즉각적인 통합, 24시간 유지 및 이중 작업 간섭을 개선할 것입니다.
참가자는 수면 장애 기능을 평가하기 위해 수면 다원 검사(PSG)를 통한 진단 스크리닝 밤을 받기 전에 먼저 인구 통계, 인지 능력 및 질병 중증도 지수(손재주 테스트 포함)를 얻는 스크리닝을 받습니다. 참가자는 또한 수면의 질 척도와 기분에 대한 테스트 배터리를 완료하고 첫 번째 실험 전에 최소 5일 밤낮 집에서 Actigraphy 시계를 착용합니다.
실험 1 동안 참가자는 화면에 표시되는 5개 요소 손가락 시퀀스를 자체적으로 시작하여 MSL을 학습합니다. 학습 후 참가자는 EEG를 포함하는 PSG를 장착하게 됩니다. 맹검 무작위 배정에 따라 2시간 동안 낮잠을 자거나 침대에 누워 있지만 비슷한 시간 동안 깨어 있는 상태를 유지합니다. 깨우기 PSG는 깨우기 그룹의 참가자가 잠들지 않도록 합니다. 그런 다음 참가자는 MSL(재테스트 1)에서 다시 테스트하기 전에 수면 관성 효과에 대응하기 위해 30-45분의 휴식을 즐깁니다. 다음날 참가자는 24시간 유지 테스트(재테스트 2)를 위해 MSL에서 재평가됩니다.
실험 2 동안 참가자가 직렬 반응 시간 작업(SRT)을 통해 청각 신호를 받는 두 개의 새로운 손가락 시퀀스를 학습한다는 점을 제외하고 위에서 설명한 대로 유사한 절차를 따릅니다. SRT의 경우 참가자는 화면 중앙에 표시된 빈 사각형 행을 보고 사각형이 강조 표시될 때마다 해당 사각형과 공간적으로 연결된 손가락을 가능한 한 빠르고 정확하게 두드리도록 지시합니다. 반응 시간 작업. 따라서 실험 1의 MSL 작업과 실험 2의 SRT 작업의 차이점은 실험 1에서는 참가자가 자신에게 명시적으로 표시된 시퀀스를 자체적으로 시작하는 반면 실험 2에서는 시퀀스가 신호를 받는다는 것입니다. 학습 및 재시험 중 시퀀스 블록의 순서와 TMR을 위해 선택된 시퀀스는 참가자 간에 무작위로 지정됩니다. 두 시퀀스의 성능은 중단 후 다시 평가되며 청각 단서 없이 24시간 유지 시 다시 평가됩니다.
두 실험의 MSL 및 SRT 테스트는 당일 참가자의 각성 상태를 객관적으로 측정하는 정신 운동성 각성 테스트가 선행되며 단일 및 이중 작업 조건을 포함합니다.
전력 계산:
Terpening 등의 연구 결과를 기반으로 합니다. (2013) 및 Dan et al. (2015), 중요한 그룹 차이를 감지하기 위해 β=0.20 및 α=0.05를 사용하는 MSL 결과를 기반으로 한 전력 분석에 따라 그룹당 최소 16명의 피험자(NAP, WAKE)가 필요합니다. 잠재적인 탈락자를 고려하여 최종 분석에서 적절한 권한을 보장하기 위해 채용 목표를 20% 더 높게 설정했습니다. 따라서 총 40명의 PD 환자와 40명의 건강한 노인 대조군이 실험 1(즉, 각 NAP/WAKE 그룹에 20개). 실험 2에 대한 현재 최고의 샘플 추정은 낮잠/기상 그룹당 16명의 피험자를 모집하는 젊은 성인의 이전 TMR 연구를 기반으로 합니다(Antony et al. 2012). 따라서 우리는 실험 2를 위해 총 20명의 PD와 20명의 건강한 노인 대조군을 모집하여 다시 20%의 잠재적 탈락을 설명할 것입니다.
연구 유형
등록 (예상)
단계
- 해당 없음
연락처 및 위치
연구 연락처
- 이름: Moran Gilat, PhD
- 전화번호: +3216329427
- 이메일: moran.gilat@kuleuven.be
연구 장소
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Vlaams-Brabant
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Leuven, Vlaams-Brabant, 벨기에, 3000
- 모병
- UZ Leuven
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수석 연구원:
- Alice Nieuwboer, PhD
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연락하다:
- Moran Gilat, PhD
- 전화번호: +32 16 32 94 27
- 이메일: moran.gilat@kuleuven.be
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부수사관:
- Moran Gilat, PhD
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부수사관:
- Genevieve Albouy, PhD
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부수사관:
- Dries Testelmans, MD, PhD
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부수사관:
- Bertien Buyse, MD, PhD
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부수사관:
- Brad King, PhD
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부수사관:
- Pieter Ginis, PhD
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부수사관:
- Evelien Nackaerts, PhD
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참여기준
자격 기준
공부할 수 있는 나이
건강한 자원 봉사자를 받아들입니다
연구 대상 성별
설명
포함 기준:
- 오른 손잡이
- 네덜란드어를 읽고 이해할 수 있음
- 연령 40세 이상
- PwPD는 신경과 전문의의 특발성 파킨슨병 임상 진단을 받게 됩니다.
- 지정된 의료 윤리 위원회에서 승인한 완전한 서면 동의서
제외 기준:
- 심부 뇌 자극을 받고
- 파킨슨병 치료를 위한 중재적 임상시험 등록
- 선별검사 수면다원검사(PSG) 동안 무호흡/저호흡 지수(AHI) > 30으로 결정된 중증 수면 무호흡증
- 미니 정신 상태 검사 점수에 의해 결정된 대로 자발적인 사전 동의를 제공하는 참가자의 능력에 의문을 제기할 수 있는 인지 장애
- 신경과 전문의 또는 물리 치료사가 결정한 근골격계 이상과 같이 MSL 또는 SRT 학습의 해석을 방해하는 동반 질환.
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: 선잠
NAP 그룹은 실험 1에서 학습 후 2시간의 수면 기회를 갖게 됩니다.
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실험 1의 경우, NAP 그룹은 학습 후 2시간의 주간 수면 기회(즉, '낮잠') 단서 없이. 실험 2의 경우 NAP+TMR 그룹은 학습 후 2시간 주간 수면 기회(즉, '낮잠') 청각 TMR로. 학습 관련 소리는 NREM 수면의 2단계 및 3단계 동안 최소 청각 감지 임계값의 140%에서 참가자에게 제공됩니다. |
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활성 비교기: 일어나 다
WAKE 그룹은 실험 1에서 학습 후 2시간 동안 잠에서 깨어 있는 상태를 겪게 됩니다.
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실험 1의 경우 WAKE 그룹은 학습 후 2시간 동안 단서 없이 잠에서 깨어납니다.
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연구는 무엇을 측정합니까?
주요 결과 측정
결과 측정 |
측정값 설명 |
기간 |
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실험 1 - MSL 단일 작업: 오프라인 통합
기간: 2시간 NAP 또는 WAKE 개입(재테스트 1) 직후의 처음 4개 블록과 개입 직전 학습의 마지막 4개 블록 사이의 PI 변화.
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참가자는 화면에 표시되는 5개 요소 손가락 시퀀스를 학습 중에 18블록 동안 그리고 각 재시험 평가에서 다시 자주 사용하지 않는 손으로 가능한 한 빠르고 정확하게 탭하여 자기 시작 MSL 작업을 수행합니다.
각 블록은 50번의 키 누르기(이상적으로는 10번의 시퀀스)로 구성되며 손가락으로 두드리지 않고 15~20초 동안 휴식 블록이 이어집니다.
주요 결과를 계산하는 데 사용되는 마지막 4개의 블록에 대한 피로의 영향을 더욱 최소화하기 위해 14개의 블록 후에 2분의 휴식 기간이 구현됩니다.
MSL의 성능은 속도와 정확도를 모두 고려하여 '성능 지수(PI)'[PI=exp^-(seqDur) * exp^-(오류/12) * 100]를 사용하여 평가됩니다(King et al. 2017b).
MSL을 학습한 후 참가자는 무작위로 배정되어 MSL에 대한 재평가를 받기 전에 학습 후 2시간 주간 수면 기회(NAP) 또는 2시간 동안의 잠에서 깬 상태(WAKE)를 겪습니다.
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2시간 NAP 또는 WAKE 개입(재테스트 1) 직후의 처음 4개 블록과 개입 직전 학습의 마지막 4개 블록 사이의 PI 변화.
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실험 1 - MSL 단일 작업: 유지
기간: 24시간 보존 기간 후 처음 4개 블록(재테스트 2)과 2시간 NAP 또는 WAKE 개입 직후 재테스트 1의 마지막 4개 블록 사이의 PI 변화.
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운동 기억 통합에 대한 수면 관련 효과가 장기적으로 유지되는지 여부를 평가하기 위해 1차 결과 1에서 위에서 설명한 것과 동일한 MSL 작업을 재시험 1 후 24시간에 다시 반복합니다(재시험 2).
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24시간 보존 기간 후 처음 4개 블록(재테스트 2)과 2시간 NAP 또는 WAKE 개입 직후 재테스트 1의 마지막 4개 블록 사이의 PI 변화.
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실험 2, SRT 단일 작업: 오프라인 통합
기간: Nap+TMR 개입(재시험 1) 직후 처음 4개 블록과 개입 직전 학습의 마지막 4개 블록 사이의 PI 변화.
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실험 2는 참가자가 직렬 반응 시간 작업(SRT)을 통해 시각 및 청각 신호를 받는 두 가지 운동 시퀀스를 학습한다는 점을 제외하면 실험 1과 유사합니다.
두 시퀀스를 모두 학습한 후 참가자는 2시간 동안 낮잠을 자게 되지만 이번에는 NREM 수면 중에 두 청각 시퀀스 중 하나가 재생됩니다.
두 시퀀스에 대한 성능은 개입 직후(재테스트 1), 그리고 24시간 유지 시(재테스트 2) 다시 평가됩니다.
PI는 작업에 대한 성과를 평가하는 데 사용되며 재생된 시퀀스와 재생되지 않은 시퀀스를 비교합니다.
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Nap+TMR 개입(재시험 1) 직후 처음 4개 블록과 개입 직전 학습의 마지막 4개 블록 사이의 PI 변화.
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실험 2, SRT 단일 작업: 리텐션
기간: 24시간 보존 기간(재시험 2) 후 처음 4개 블록과 2시간 NAP+TMR 개입 직후 재시험 1의 마지막 4개 블록 사이의 PI 변화.
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운동 기억 통합에 대한 수면 및 TMR 관련 효과가 장기적으로 유지되는지 여부를 평가하기 위해 1차 결과 3에서 위에서 설명한 것과 동일한 SRT 작업을 재검사 1 후 24시간에 다시 반복합니다.
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24시간 보존 기간(재시험 2) 후 처음 4개 블록과 2시간 NAP+TMR 개입 직후 재시험 1의 마지막 4개 블록 사이의 PI 변화.
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2차 결과 측정
결과 측정 |
측정값 설명 |
기간 |
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실험 1 - MSL 이중 작업: 오프라인 통합
기간: 2시간 NAP 또는 WAKE 개입(재테스트 1) 직후 4개 블록의 이중 작업과 개입 전 학습 중 이중 작업 4개 블록 사이의 PI 변화.
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기본 결과 1에서 위에서 설명한 것과 동일한 MSL 작업이 학습 시 추가 4개 블록과 개입 직후(재테스트 1) 4개 블록에 대해 수행되지만 이번에는 참가자가 연속적으로 모양 계산 이중 작업을 수행하는 동안 수행됩니다.
단일 작업 MSL 조건에서 참가자는 고정 십자가 위에 제시된 시퀀스와 함께 화면 중앙에 고정 십자가를 봅니다.
MSL 이중 작업 조건 중에 고정 교차 의사 무작위로 모양이 변경됩니다(예:
"X" 또는 "O") 및 참가자는 MSL을 계속 수행하는 동안 각 블록에서 모양 변경이 발생한 빈도를 세도록 지시받습니다.
이중 작업 조건에 대한 참가자의 응답은 각 블록 후에 기록됩니다.
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2시간 NAP 또는 WAKE 개입(재테스트 1) 직후 4개 블록의 이중 작업과 개입 전 학습 중 이중 작업 4개 블록 사이의 PI 변화.
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실험 1 - MSL 이중 작업: 유지
기간: 24시간 유지 기간(재시험 2) 후 이중 작업의 4개 블록과 2시간 NAP 또는 WAKE 개입 직후 재시험 1의 이중 작업 4개 블록 사이의 PI 변화.
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2차 결과 측정 1에서 위에서 설명한 것과 같은 이중 작업이 포함된 동일한 MSL은 재검사 1 후 24시간에 다시 반복됩니다.
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24시간 유지 기간(재시험 2) 후 이중 작업의 4개 블록과 2시간 NAP 또는 WAKE 개입 직후 재시험 1의 이중 작업 4개 블록 사이의 PI 변화.
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실험 2 - SRT 이중 작업: 오프라인 통합
기간: 2시간 NAP+TMR 개입(재시험 1) 직후 이중 작업의 4개 블록에 걸쳐 평가된 시퀀스 A와 B 사이의 PI 차이.
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1차 결과 3에서 위에서 설명한 것과 동일한 SRT 작업이 개입 직후 추가 4개 블록에 대해 수행되지만(재테스트 1) 이번에는 참가자가 연속적으로 모양 계산 이중 작업을 수행합니다.
단일 작업 SRT 조건에서 참가자는 화면 중앙에 채워진 빈 사각형(즉,
강조 표시됨) 학습 중인 시퀀스의 순서대로 하나씩.
SRT 이중 작업 조건 중에 동일한 사각형이 의사 무작위로 다른 모양으로 채워집니다(예:
"X" 또는 "O") 및 참가자는 SRT를 계속 수행하는 동안 각 블록에서 모양 변경이 발생한 빈도를 세도록 지시받습니다.
이중 작업 조건에 대한 참가자의 응답은 각 블록 후에 기록됩니다.
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2시간 NAP+TMR 개입(재시험 1) 직후 이중 작업의 4개 블록에 걸쳐 평가된 시퀀스 A와 B 사이의 PI 차이.
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실험 2 - SRT 이중 작업: 유지
기간: 24시간 보존 기간 후 이중 작업의 4개 블록에 걸쳐 평가된 시퀀스 A와 B 간의 PI 차이(재테스트 2).
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2차 결과 측정 7에서 위에서 설명한 것과 같은 이중 작업이 포함된 동일한 SRT는 재검사 1 후 24시간에 다시 반복됩니다. PI를 주요 관심 종속 변수로 사용한 모든 비교 및 3차 결과는 첨부된 통계 분석 계획에 나열되어 있습니다. |
24시간 보존 기간 후 이중 작업의 4개 블록에 걸쳐 평가된 시퀀스 A와 B 간의 PI 차이(재테스트 2).
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공동 작업자 및 조사자
스폰서
수사관
- 수석 연구원: Alice Nieuwboer, PhD, University of Leuven
간행물 및 유용한 링크
일반 간행물
- Nieuwboer A, Rochester L, Muncks L, Swinnen SP. Motor learning in Parkinson's disease: limitations and potential for rehabilitation. Parkinsonism Relat Disord. 2009 Dec;15 Suppl 3:S53-8. doi: 10.1016/S1353-8020(09)70781-3.
- King BR, Hoedlmoser K, Hirschauer F, Dolfen N, Albouy G. Sleeping on the motor engram: The multifaceted nature of sleep-related motor memory consolidation. Neurosci Biobehav Rev. 2017 Sep;80:1-22. doi: 10.1016/j.neubiorev.2017.04.026. Epub 2017 Apr 29.
- King BR, Saucier P, Albouy G, Fogel SM, Rumpf JJ, Klann J, Buccino G, Binkofski F, Classen J, Karni A, Doyon J. Cerebral Activation During Initial Motor Learning Forecasts Subsequent Sleep-Facilitated Memory Consolidation in Older Adults. Cereb Cortex. 2017 Feb 1;27(2):1588-1601. doi: 10.1093/cercor/bhv347.
- Terpening Z, Naismith S, Melehan K, Gittins C, Bolitho S, Lewis SJ. The contribution of nocturnal sleep to the consolidation of motor skill learning in healthy ageing and Parkinson's disease. J Sleep Res. 2013 Aug;22(4):398-405. doi: 10.1111/jsr.12028. Epub 2013 Feb 11.
- Diekelmann S, Biggel S, Rasch B, Born J. Offline consolidation of memory varies with time in slow wave sleep and can be accelerated by cuing memory reactivations. Neurobiol Learn Mem. 2012 Sep;98(2):103-11. doi: 10.1016/j.nlm.2012.07.002. Epub 2012 Jul 10.
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추가 정보
이 연구와 관련된 용어
기타 연구 ID 번호
- S61792
- 838576 (기타 보조금/기금 번호: European Commission Horizon 2020, MSCA)
- 2019-J4121350-212854 (기타 보조금/기금 번호: King Baudouin Foundation Belgium)
개별 참가자 데이터(IPD) 계획
개별 참가자 데이터(IPD)를 공유할 계획입니까?
IPD 계획 설명
IPD 공유 기간
IPD 공유 액세스 기준
IPD 공유 지원 정보 유형
- 연구 프로토콜
- 통계 분석 계획(SAP)
- 임상 연구 보고서(CSR)
약물 및 장치 정보, 연구 문서
미국 FDA 규제 의약품 연구
미국 FDA 규제 기기 제품 연구
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