파킨슨병에서 암시적 모터 시퀀스 학습을 개선하기 위한 일차 운동 피질의 tDCS

연구 설계

조사관은 IMSL에 대한 M1 tDCS의 효과를 조사하기 위해 단일 맹검, 가짜 통제, 균형 연구를 수행할 것입니다. 연령 관련 효과가 건강한 젊은 성인과 PD 환자의 상충되는 결과에 대한 설명 역할을 할 수 있으므로 조사자는 PD 그룹과 연령이 일치하는 건강한 대조군을 포함할 것입니다. IMSL(일차 결과)의 시퀀스 특정 측면에 대해 혼합 요인 반복 측정 ANOVA는 개체 간 요인으로 "그룹"(2 수준: PD, 건강) 및 "자극"(2 수준: 양극, sham), "차단"(2단계: 무작위 블록, 인접한 블록의 평균) 및 "시간"(3단계: 동안, 5분 후, 1주 후)을 개체 내 요인으로 사용합니다. 유사하게, 일반 학습(2차 결과)의 경우, 혼합 요인 반복 측정 ANOVA는 "그룹"(2단계: PD, 건강)을 개체 간 요소로 사용하고 "자극"(2단계: 양극, 가짜)으로 수행됩니다. "차단"(7개 수준: 블록 1-6, 블록 8) 및 "시간"(3개 수준: 동안, 5분 후, 1주 후)을 개체 내 요인으로 합니다. 모든 참가자는 양극(진짜) 및 가짜(위약) tDCS를 무작위 순서로 받습니다. 균형 조정은 Microsoft Excel®을 사용하여 독립적인 조사자가 수행합니다. Parkinson's disease COGnition(SCOPA-COG), Montreal Cognitive Assessment(MoCA), Hospital Anxiety and Depression Scale(HADS) 설문지 및 임상적 하위 유형(동역학-경직 하위 유형, 떨림 하위 유형) 및 시퀀스 결과에 대한 척도의 기준 점수 인식 점수는 공변량으로 사용됩니다.

채용 전략

PD가 있는 사람은 다음 인스턴스 및 센터를 통해 모집됩니다. Flemish Parkinson Liga(VPL); 브뤼셀 대학 병원(UZ Brussel), University Colleges Leuven-Limburg(UCLL) 및 RevArte 재활 센터(앤트워프)의 신경과 전문의; 신경학적 재활을 전문으로 하는 개인 물리치료사. 연령이 일치하는 건강한 참가자는 PD 후보(환자의 파트너), 브뤼셀 내외의 여러 거주 ​​요양원 및 소셜 미디어에 디지털 전단지를 게시하여 모집됩니다.

주제에 대한 제한이나 금지는 없습니다. 참가자는 시험 기간 동안 계속해서 약물을 복용하고 약물의 ON 단계 동안 실험 절차를 수행합니다. 이는 PD에서 tDCS 효과를 조사한 이전 연구와의 통일성과 작업 수행 가능성을 극대화하기 위함이다.

재료

1x1 저강도 직류 자극기(Soterix Medical Inc, New York, USA)는 직사각형 식염수에 적신 스폰지에 배치된 한 쌍의 동일한 정사각형 고무 전극(크기 35cm2)을 통해 tDCS를 생성하고 전달하는 데 사용됩니다. 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 전극 아래의 약간의 가려움증, 전극 아래의 피부 발적, 두통, 메스꺼움, 피로 또는 불면증을 포함하여 tDCS 프로토콜 도중 및 2주 후에 실험자에 의해 목록화됩니다.

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 연구자의 감독 하에 Vrije Universiteit Brussel(VUB)의 실험실, 참가자의 가정 환경 또는 선택한 인근 커뮤니티 센터에서 진행됩니다. VUB에서 실험실 외부에서 실험을 수행하는 옵션은 변위가 이러한 참가자에게 항상 분명한 것은 아니기 때문에 제공됩니다.

실험 절차에 앞서 일반적인 임상 및 인구통계학적 특성을 수집하기 위한 대면 인터뷰가 진행됩니다. 참가자가 실험을 완료하기에 충분한 운동 기능을 가지고 있는지 평가하기 위해 단축된 3블록 x 25회의 무작위 SRT 작업도 수행됩니다. 인터뷰 후, 신경심리학적 평가는 세 가지 질문지를 통해 이루어집니다.

• 몬트리올 인지 평가(MoCA)는 8개 영역(실행 기능, 시공간 기술, 주의력, 집중력, 언어, 단기 기억 및 방향성) 전반에 걸쳐 인지 기능을 평가하는 데 사용됩니다.
• 파킨슨병의 결과에 대한 척도, COGnition 부분(SCOPA-COG)은 PD의 인지 기능 평가를 위한 짧고 신뢰할 수 있으며 유효한 도구입니다. 기억(4개 항목), 실행 기능(3개 항목), 주의력(2개 항목) 및 시공간 기능(1개 항목)의 4개 영역으로 나누어진 10개 항목으로 구성됩니다. 0~43점으로 점수가 낮을수록 인지 장애가 심함을 나타냅니다.
• 병원 불안 및 우울증 척도(HADS)는 우울증과 불안을 식별하기 위해 개발된 2차원 척도입니다. 14개 항목으로 구성되어 있으며 두 개의 7개 항목 하위 척도로 나뉩니다. 각 항목은 0(부재)에서 3(매우 존재)까지의 4점 척도로 평가됩니다.

또한 참가자의 운동 기능은 다음을 통해 평가됩니다.

• 통합 파킨슨병 평가 척도, 파트 III(UPDRS-III), 파킨슨병에 대해 가장 널리 사용되는 임상 평가 척도 중 하나로, 4개의 파트로 구성됩니다. 현재 연구에서는 14개 항목을 통해 운동 기능을 평가하는 파트 III만 사용됩니다.

스크리닝 세션(T0) 이후, 모든 적격 참가자는 최소 5주에서 최대 11주 동안 4회(T1-T4) 보게 됩니다. 4개의 모든 세션(T1, T2, T3, T4)은 72개의 무작위 시도로 구성된 SRT 작업의 연습 블록으로 시작하여 72개의 시도로 구성된 8개 블록의 실제 실험 SRT 작업이 이어집니다. 블록은 30초 휴식으로 구분됩니다. 블록 1~6 및 블록 8에서 대상의 순서(즉, 검은색 점) 위치는 반복되는 순서를 따릅니다. 이것은 참가자에게 알려지지 않았습니다. 이론적 근거는 반응 시간이 블록 1-6 및 8 전체에서 시퀀스의 반복으로 감소하여 일반적인 훈련 효과(2차 결과 측정 IMSL)를 나타낸다는 것입니다. 시퀀스가 블록 7에서 갑자기 무작위 시퀀스로 변경되면 블록 7에서 반응 시간이 증가하고 규칙적인 시퀀스 블록 8에서 다시 한 번 감소하여 시퀀스별 학습 효과(1차 결과 측정 IMSL)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.

각 세션에서 SRT 작업은 약물 섭취 후 90분 이내에 시작됩니다("약물의 ON 단계"). 이는 PD에서 tDCS 효과를 조사한 이전 연구와의 통일성과 작업 수행 가능성을 극대화하기 위함이다. 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. 이 순차 점수(x/12, 올바른 순서로 재생산할 수 있는 가장 많은 수의 시퀀스 요소를 기준으로 함)는 반복 시퀀스에 대한 명시적 지식의 결과 척도 역할을 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 비교를 위한 Bonferroni 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(PD, 건강한 대조군)에 대한 사후 Bayes 요인을 계산하여 양극 자극 조건과 가짜 자극 조건 사이의 시퀀스 학습 차이가 없는 것이 영향의 부재에 대한 증거로 해석될 수 있는지 여부를 평가할 것입니다. 시퀀스 학습에 대한 tDCS.

PD 그룹의 경우, 환자는 "Off" 투약 상태의 UPDRS-III 하위 점수를 기반으로 무동성 강직 하위 유형 또는 떨림 하위 유형으로 분류됩니다. PD를 가진 사람의 이 임상 하위 유형은 이 특성이 IMSL 또는 tDCS를 통한 치료에 영향을 미치는지 여부를 평가하기 위해 공변량으로 채택될 것입니다. Xu 등이 사용한 것과 유사한 방법. (2018)이 사용될 것이다[70]. 첫째, "떨림 점수"(UPDRS 항목 20 및 21의 합계를 7로 나눈 값) 및 "비떨림 점수"(UPDRS 항목 18, 19, 22, 27, 28, 29, 30 및 31의 합계를 12로 나눈 값)은 환자별로 계산됩니다. 떨림 점수가 비떨림 점수의 2배 이상인 경우 환자는 떨림 하위 유형으로 분류됩니다. 비진전 점수가 떨림 점수의 2배 이상인 경우 환자는 무동성-경직 하위 유형으로 분류됩니다.

IMSL의 양이 인구통계학적, 신경심리학적 및 임상적 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.

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 중 및 1주 후 7개의 정기적으로 시퀀스된 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 개체 간 요인으로 그룹(PD, 건강한 대조군)과 자극(활성, 가짜), 시간(기간, 1주 후) 및 블록(블록 1-6, 블록 8)을 다음과 같이 수행합니다. 주제 요인.

tDCS 후 5분 및 1주 동안 시퀀스별 학습 효과는 인접 시퀀스 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 대안으로서 Friedman 및 Wilcoxon 서명 순위 테스트)는 개체 간 요인 및 자극(활성, 가짜), 시퀀스(무작위 블록, 평균)로서 그룹(PD, 건강한 대조군)과 함께 수행됩니다. 인접 시퀀스 블록의) 및 시간(중, 포스트5분, 포스트1주)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. 독립 샘플 t-테스트(또는 비모수적 대체 Mann-Whitney U 테스트)를 수행하여 PD 그룹의 순차적 점수(x/12)가 건강한 대조군과 다른지 여부를 확인합니다.