건강한 청년의 암묵적 모터 시퀀스 학습을 향상시키기 위한 기존 또는 고화질 tDCS?

연구 설계

조사관은 단일 맹검, 가짜 통제, 균형 잡힌 연구를 수행할 것입니다. IMSL(1차 결과)의 시퀀스 특정 측면의 경우, "장치"(2개 수준: 기존 tDCS, HD tDCS)를 개체 간 요인으로 사용하고 "자극"(2개 수준: anodal, sham), "차단"(2단계: 무작위 블록, 인접한 블록의 평균) 및 "시간"(3단계: 동안, 5분 후, 1주 후)을 개체 내 요인으로 사용합니다. 마찬가지로 일반 학습(2차 결과)의 경우 "장치"(2개 수준: 기존 tDCS, HD tDCS)와 "자극"(2개 수준: 양극, 가짜)을 사용하여 혼합 요인 반복 측정 ANOVA가 실행됩니다. , "차단"(7단계: 블록 1-6, 블록 8) 및 "시간"(3단계: 동안, 5분 후, 1주 후)을 개체 내 요인으로 합니다. 참가자는 블록 무작위화를 통해 기존 tDCS 그룹 또는 HD tDCS 그룹에 무작위로 할당됩니다. 모든 참가자는 양극(진짜) 및 가짜(위약) tDCS를 무작위 순서로 받습니다. 균형 조정은 Microsoft Excel®을 사용하여 독립적인 조사자가 수행합니다.

채용 전략

Vrije Universiteit Brussel에서 건강한 청년을 모집합니다. 과목에 대한 제한이나 금지는 없습니다.

재료

기존 tDCS의 경우 1x1 저강도 직류 자극기(Soterix Medical Inc, New York, USA)를 사용하여 직사각형 식염수에 적신 한 쌍의 동일한 정사각형 고무 전극(크기 35cm2)을 통해 tDCS를 생성하고 전달합니다. 스폰지. M1의 자극을 위해 국제 10-20 뇌파도 시스템에 따라 C3 또는 C4에 전극을 배치하고 수행하는 손의 반대쪽 M1과 일치시킵니다. 기준 전극은 수행하는 손과 동측인 F1 또는 F2에 위치합니다.

전류 자극은 1분 안에 0mA에서 2mA로 천천히 증가합니다. 양극 tDCS 조건의 경우 이 강도는 tDCS에 대한 증거 기반 안전 표준 내에 있는 SRT 작업 기간(약 20분) 동안 유지됩니다. 그러면 전류 밀도가 0,057mA/cm2가 됩니다. 가짜 tDCS 조건(피험자에게 알려지지 않음)의 경우 자극은 1분 램프업 직후 0mA를 향해 점진적으로 감소합니다. SRT 작업의 마지막 블록 동안 현재 자극의 점진적 증가 및 감소가 반복되어 참가자의 눈을 멀게 하는 프로세스를 최적화합니다. 피험자의 맹검을 제어하기 위해 마지막 세션 후 피험자는 자극 조건을 인식했는지 여부를 묻습니다. 일시적인 부작용은 tDCS 프로토콜 도중 및 2주 후 실험자에 의해 조사되며 전극 아래 약간의 가려움증, 전극 아래 피부 발적, 두통, 메스꺼움, 피로 또는 불면증이 포함될 수 있습니다.

고화질 tDCS의 경우 4x1 다중 채널 자극 어댑터(Soterix Medical Inc, New York, USA)를 사용하여 M1을 통해 HD tDCS를 전달합니다. 기존의 tDCS 장치(위에서 설명한)를 이 Multichannel Stimulation Adapter에 연결하면 4x1 HD tDCS 구성을 따라 직류가 전달되어 원하는 영역으로 제한된 신경 변조가 가능합니다. 기존의 tDCS 몽타주(그림 1A)에 사용되는 비교적 큰 스폰지 전극과 달리 HD tDCS를 통한 자극은 EEG 캡에 내장된 플라스틱 케이스에 배치된 중앙 겔 전극 1개와 반환 전극 4개를 통해 전달됩니다(그림 1B ). 장치의 설정은 Villamar와 동료(2013)가 제공한 광범위한 실험 프로토콜에 따라 수행됩니다. 왼쪽 M1의 자극을 위해 수행하는 오른손과 반대쪽인 양극 자극은 C3에 해당하는 중앙 전극을 통해 전달되고 머리에 HD-tDCS 전극을 고정하도록 특수 설계된 합성 캡을 사용하여 제자리에 고정됩니다. 반환 전극은 Cz, F3, T7 및 P3(국제 10-20 뇌파도 시스템)에 위치합니다(그림 2 참조). 오른쪽 M1의 경우 연주하는 왼손과 반대쪽에 중앙 전극이 C4에 배치되고 반환 전극이 Cz, F4, T8 및 P4에 배치됩니다. 자극(양극) 직류는 60초 동안 2mA의 강도로 증가하고 SRT 작업 기간(약 20분) 동안 유지됩니다.

직렬 반응 시간 작업(SRT-task)은 IMSL을 결정하는 데 사용됩니다. SRT 작업은 E-Prime® 소프트웨어(Psychology Software Tools, Inc., Pittsburgh, Pennsylvania, USA)를 사용하여 랩탑에서 수행됩니다. 참가자는 각각 가장 왼쪽, 왼쪽, 오른쪽, 가장 오른쪽 대상에 대해 표준 azerty 키보드의 가로로 정렬된 응답 키 C, V, B, N을 눌러야 합니다. PD가 있는 사람의 경우 가장 덜 영향을 받은 손의 집게 손가락으로 응답하고 건강한 대조군의 경우 우세한 손으로 응답합니다. PD가 있는 사람에서 양손이 동일하게 영향을 받는 경우 우세한 손도 사용됩니다. 응답 키 C, V, B, N만 표시되며 다른 모든 키는 가려집니다.

절차

실험은 Vrije Universiteit Brussel(VUB)의 실험실 또는 참가자의 집에 있는 조용한 방에서 조사관의 감독하에 진행됩니다.

기본 인구통계학적 특성(성별, 연령, 우세한 손)이 수집되는 스크리닝 세션(T0) 이후. 참가자는 기존 tDCS 그룹 또는 HD tDCS 그룹에 할당되며 최소 5주에서 최대 11주 동안 4번(T1-T4) 보게 됩니다. 4개의 세션 모두 25번 시도의 무작위 블록 1개의 연습 SRT 작업으로 시작하여 연속 블록 사이에 30초 휴식 시간이 있는 72번 시도의 8개 블록에 대한 실제 실험 SRT 작업이 이어집니다. 블록 1~6 및 블록 8에서 대상의 순서(즉, 검은색 점) 위치는 반복되는 순서를 따릅니다. 이것은 참가자에게 알려지지 않았습니다. 이론적 근거는 블록 1-6 및 8 전체에서 시퀀스의 반복으로 반응 시간이 감소하여 일반적인 훈련 효과(2차 결과 측정)를 나타냅니다. 블록 7에서 반복 시퀀스가 ​​갑자기 무작위 시퀀스로 변경되면 블록 7에서 반응 시간이 증가하고 규칙적인 시퀀스 블록 8에서 다시 한 번 감소하여 시퀀스 특정 학습 효과(1차 결과 측정)를 나타냅니다. 가능한 이월 효과를 제어하기 위해 SRT 작업은 각 자극 조건(예: T1-T2의 132342134142 및 T3-T4의 243413241213). IMSL이 특정 시퀀스와 독립적인지 확인하기 위해 구조적으로 동일한 6개의 서로 다른 12개 요소 시퀀스가 ​​참가자 간에 균형을 이룹니다.

첫 번째 중재 세션(T1)은 스크리닝 세션(T0) 후 적어도 1주일 후에 계획되고 SRT 작업 동안 관리되는 활성(양극) tDCS 또는 가짜(위약) tDCS로 구성됩니다. tDCS 5분 후, 대상자는 잠재적인 단기 통합 효과를 조사하기 위해 tDCS를 적용하지 않고 SRT 작업의 짧은 3블록 버전을 수행하도록 요청받습니다. 무작위 순서에 따라 블록 2.

두 번째 세션(T2)은 1주일 후에 계획됩니다. 이 1주 후 tDCS 세션 동안 잠재적인 장기 통합 효과를 확인하기 위해 이번에는 tDCS를 적용하지 않고 1주 전 SRT 작업의 전체 버전을 수행합니다. T2 후, 두 자극 조건(활성/가짜 tDCS) 사이의 이월 효과를 제어하기 위해 최소 3주의 휴약 기간이 계획됩니다. 세 번째(T3) 중재 및 네 번째(T4) 후속 세션 동안 교차가 발생하고 반대 자극 조건으로 동일한 절차가 반복됩니다. 각 그룹의 참가자 중 절반은 T1 동안 활성 tDCS를, T3 동안 가짜 tDCS를 받았고 참가자의 나머지 절반은 이러한 조건을 역순 및 무작위 순서로 받았습니다.

전류 자극은 1분 안에 0mA에서 2mA로 천천히 증가합니다. 양극 tDCS 조건의 경우 이 강도는 SRT 작업 기간(약 20분) 동안 유지됩니다. 가짜 tDCS 조건의 경우 - 피험자에게 알려지지 않음 - 자극은 1분 후 즉시 0mA를 향해 점진적으로 감소합니다. 램프 업.

참가자가 작업의 순차적 특성을 인식했는지 여부를 결정하기 위해 마지막 세션(T4) 후에 SRT 작업 후 설문지가 완료됩니다. 참가자가 특정 시퀀스가 ​​나타났다고 생각하는 경우 마지막 세션의 시퀀스를 가능한 한 정확하게 재현해야 합니다.

통계 분석

모든 통계 분석은 IBM(International Business Machines) 통계 패키지 for the Social Sciences(SPSS) 통계 버전 26을 사용하여 수행됩니다. 유의 수준은 α = 0.05로 설정됩니다. 유의성에 대한 추세는 0.05 ≤ α < 0.10으로 정의됩니다. 필요한 경우 다중 비교에 대한 적절한 수정이 이루어집니다. Cohen의 f 효과 크기는 .10의 값으로 보고됩니다. .25 및 .40 각각 작은, 중간 및 큰 효과 크기를 나타냅니다.

무효 효과의 경우 조사관은 조건 간 차이의 증거가 없다고 결론을 내립니다. 그러나 조사관은 각 그룹(기존 tDCS, HD tDCS)에 대한 사후 Bayes 요인을 계산하여 양극 자극 조건과 가짜 자극 조건 사이의 시퀀스 학습 차이가 효과가 없다는 증거로 해석될 수 있는지 여부를 평가할 것입니다. 시퀀스 학습에 대한 tDCS의.

IMSL의 양이 인구통계학적 변수(PD의 임상적 하위 유형 포함)와 상관관계가 있는지 조사하기 위해 다중 비교를 위해 Bonferroni 보정된 상관관계 분석을 수행할 것입니다. 파라메트릭 테스트에 대한 가정이 위반되면 비모수적 대체 Spearman의 Rho가 계산됩니다.

가짜 tDCS 후 5분 및 일주일 후 SRT 작업의 결과는 실제 양극 tDCS 다음 결과와 비교할 기준 측정으로 사용됩니다.

SRT 작업 성능의 분석은 잠재적 이상치 효과를 최소화하기 위해 평균 RT 대신 블록당 중간 반응 시간(RT)을 기반으로 합니다. 모의고사, 쉬는 시간 후 첫 회답, 오답, 오류 후 답은 분석에서 제외됩니다. 블록당 중간 RT를 분석하여 (1) 일반 학습 효과(2차 결과 측정) 및 (2) 시퀀스별 학습 효과(1차 결과 측정)를 결정합니다.

일반적인 학습 효과는 tDCS 이후 1주일 동안 정기적으로 시퀀스된 7개의 블록(즉, 블록 1-6 및 블록 8). 이것은 3개의 블록만 있는 짧은 버전이므로 tDCS SRT 작업 후 5분에는 적용되지 않습니다. 2x2x2x7 반복 측정 ANOVA는 장치(기존 tDCS, HD tDCS)를 피험자 간 요인으로 사용하고 자극(활성, 가짜), 시간(중, 1주 후) 및 블록(블록 1-6, 블록 8)을 다음과 같이 수행합니다. -주제 요인.

tDCS 후 5분 및 1주 동안 시퀀스별 학습 효과는 인접한 시퀀싱된 블록(자극 중 및 tDCS 후 1주에 블록 6 및 8; tDCS 후 5분) 무작위 블록의 중간 RT에서(자극 중 및 tDCS 후 1주에 블록 7, tDCS 후 5분에 블록 2). 2x2x2x3 반복 측정 ANOVA(또는 비모수적 대안으로 Friedman 및 Wilcoxon 부호 순위 테스트)는 개체 간 요인 및 자극(활성, 가짜), 시퀀스(무작위 블록, 인접한 연속된 블록의 평균) 및 시간(중, 5분 후, 1주 후)을 주제 내 요인으로 합니다.

구형도 가정이 위반되는 경우 Greenhouse-Geisser 또는 Huynh-Feldt 보정이 보고됩니다. Bonferroni-corrected t-tests는 중요한 주요 및 상호 작용 효과를 추가로 분석하기 위해 구현됩니다.

SRT 작업의 오류 비율은 일반적으로 작기 때문에 제한된 수의 관찰로 인해 IMSL에 덜 민감합니다. 블록당 잘못된 반응 비율은 자극 조건(양극, 가짜) 및 시간 경과에 따른 세 가지 측정(동시, 5분 후, 1주 후) 모두에 대해 계산됩니다. 분포의 정규성을 평가하기 위해 잔차에 대한 Shapiro-Wilk 테스트가 수행됩니다.

명시적 지식에 대한 결과 척도인 순차적 점수는 분석에서 공변량으로 사용됩니다. 기존 tDCS 그룹의 순차적 점수(x/12)가 HD tDCS 그룹과 다른지 여부를 확인하기 위해 독립적인 샘플 t-테스트(또는 비모수적 대체 Mann-Whitney U 테스트)가 수행됩니다.