TDCS 촉진 음성 모터 학습에서 전운동 및 운동 피질의 역할 확립

연구 개요

손상되지 않은 참가자 그룹은 모두 비단어의 음성 운동 훈련을 받게 되며 6개의 tDCS 조건이 비교됩니다. 음성 운동 영역에 대한 양극 tDCS; 음성 모터 영역에 대한 음극 tDCS; 왼쪽 정면 영역에 대한 애노달 tDCS; 왼쪽 정면 영역에 대한 음극 tDCS; 비음성 운동 영역에 대한 음극 자극(이미 수집된 양극) 및 가짜 tDCS(자극 없음). 이것은 언어 운동 학습의 기본 메커니즘이 후천적 언어 장애의 치료에 영향을 미치는 전운동 및 운동 피질 영역을 자극해야 하는지 여부에 대한 기본적인 과학 질문을 다룰 것입니다. 주요 결과 측정은 생산 정확도의 차이와 새로운 자음 클러스터 생산의 운동 예민도(지속 시간으로 측정)의 변화입니다.

방법 및 절차 참가자는 시험장에 와서 절차에 대해 논의합니다. 여기에는 tDCS 장치에 익숙해지고 작동 방식을 설명하고, 제외 기준을 충족하지 않도록 다시 한 번 확인하고, 자극 중에 일시적인 따끔거림 및/또는 발적의 가능한 부작용을 설명하는 것이 포함됩니다. 모든 적절한 보호 장치가 마련되어 있음을 설명합니다. 또한 참가자가 활성 자극 또는 가짜 자극을 받을 수 있다는 점에서 연구의 단일 맹검 특성을 설명합니다. 설명과 자극 자체는 tDCS의 안전한 사용에 대한 교육 및 인증을 받은 개인이 수행합니다. 장비 숙지 등을 통해 참여자의 연구 참여 자격을 판단한 후 동의서를 작성하게 됩니다. 총 2번의 방문이 이루어지며 첫 번째 방문은 약 85분, 두 번째 방문은 약 15-20분 정도 소요됩니다.

음성 자극. 음성 자극은 비원어민 자음 클러스터(예: GDEEVOO; FNEEGDWOP)로 시작하는 이음절 비단어입니다. 8개의 비네이티브 클러스터가 사용되며 연습 세션 동안 훈련된 각 클러스터에 대해 4개의 비단어가 있고 보존 세션 테스트를 위해 4개가 저장됩니다. 모든 비단어는 초기 자음 클러스터 이외의 합법적인 영어 소리와 시퀀스를 포함하지만 음절의 자음-모음(CV) 모양이 다릅니다(예: GDEEVOO /gdivu/는 모양이 [CCV.CV]이고 FNEEGDWOP /fnigdw? p/의 형태는 [CCVC.CCVC])입니다. 청각 자극은 Marantz PMD660 디지털 레코더에 부착된 Shure SM-10 헤드 마운트 마이크를 사용하여 음성 훈련을 받은 러시아어-영어 이중 언어 스피커에 의해 이미 녹음되었습니다. Praat를 사용하여 각 항목의 시작 및 오프셋에서 10ms의 무음을 남기도록 사운드 파일을 접합하고 자극 진폭을 정규화했습니다. 잘못된 인식으로 인해 클러스터 생성 오류가 발생하지 않도록 하기 위해 비단어의 직교 버전도 참가자에게 제시되었습니다.

음성 모터 학습 작업 절차. 모든 시험은 방음 시험실에서 진행됩니다. 참가자는 컴퓨터 앞에 앉아 Marantz PMD660에 연결된 데스크톱 마이크 스탠드에서 Shure BETA 58A 마이크를 사용하여 제작물을 녹음했습니다. 이 설정을 통해 참가자는 학습 작업 전반에 걸쳐 두피에 tDCS 설정을 할 수 있습니다.

사전 연습. 개인이 작업을 이해할 수 있도록 사전 연습에서 두 가지 항목("FTAKE" 및 "FNIP")을 제공합니다. 이러한 클러스터에 대한 영어 청취자의 인식이 일반적으로 정확하여 정확한 피드백을 쉽게 제공할 수 있기 때문에 이러한 항목이 선택되었습니다. 모든 사람을 위해 자음 클러스터를 정확하게 생성하는 방법에 대한 지침을 제공합니다. 사전 연습은 약 2분 동안 진행됩니다.

관행. 연습하는 동안 참가자는 클러스터를 포함하지 않는 62개의 필러 자극과 함께 각각 7번 클러스터당 4개의 비단어(불법 클러스터가 있는 총 32개의 비단어)를 생성합니다. 자극이 연속으로 두 번 제시되지 않도록 무작위 자극 제시 순서가 생성 및 수정되었습니다. 참가자의 절반이 비단어의 절반에 대해 교육을 받고 나머지 절반은 다른 비단어에 대해 교육을 받도록 참가자 간에 항목이 균형을 이룹니다. 각 자극에 대해 참가자에게는 청각 및 직교 버전이 동시에 제공됩니다. 연습 세션은 다양한 맥락에서 무작위로 제시된 클러스터에 대한 많은 양의 연습을 포함하도록 구성됩니다. 이러한 클러스터의 정확성을 인지하기 어렵기 때문에 온라인 피드백은 제공되지 않습니다. 전체 연습 세션은 약 25분 동안 진행됩니다.

보유. 단기 보존(R1) 및 장기 보존(R2) 세션은 동일하며 R1은 연습 종료 후 약 30분 후에 시작되고 R2는 이틀 후에 별도의 세션에서 진행됩니다. 각 클러스터에 대해 참가자는 클러스터에서 시작하여 4개의 훈련된 비단어와 4개의 새로운 훈련되지 않은 비단어를 생성합니다. 각 자극은 보존 세션 동안 세 번(총 192개의 클러스터 자극) 클러스터를 포함하지 않는 추가 110개의 필러 항목과 함께 생성됩니다. 자극은 무작위화되어 전자적으로 제시됩니다.

tDCS 절차. tDCS 전극은 무작위로 할당된 그룹에 대해 적절한 구성으로 모든 참가자에게 배치됩니다. 참가자는 처음 10분 동안 컴퓨터 작업 기억 작업(예: 키보드 또는 버튼 상자 응답이 있는 앞뒤 숫자 및 블록 스팬)을 수행하는 자극의 첫 10분을 보낼 것입니다. 이는 음성 학습 작업 전 자극이 추가 학습을 촉진할 수 있다는 이전 연구 결과와 일치합니다. . 1x1 Soterix 배터리 구동 전류 자극기는 식염수에 적신 스폰지를 둘러싼 고무-탄소 전극(35cm2)을 사용하여 전류를 전달했습니다. 전극은 전극 구성 간에 가짜 전극 배치가 분할된 무작위로 할당된 조건에 따라 배치됩니다. 활성 tDCS를 받는 참가자의 경우 장치가 20분 동안 1mA의 전류를 공급합니다. 가짜 tDCS의 경우 전류는 자극 감각을 시뮬레이션하기 위해 30초 동안 최대 1mA까지 증가하지만 즉시 감소하고 꺼집니다. 자극 강도와 지속 시간은 문헌에서 가장 일반적으로 사용되는 매개 변수를 기반으로 선택되었습니다.

Active/sham은 장치에서 단일 토글로 설정되며 별도의 연구팀 구성원이 미리 수행합니다. 참가자는 자극 상태에 눈이 멀 것입니다. 참가자는 2일차에 어떤 tDCS 상태에 있다고 생각했는지 질문을 받게 됩니다. 80명의 참가자로 구성된 연구실의 이전 연구에서 참가자는 우연히 자신의 상태를 정확하게 식별했습니다(44/80은 자신의 상태를 정확하게 식별했으며, 22/40은 가짜, 22/40은 상태를 정확하게 식별했습니다).

그룹 할당.

무작위 그룹 할당에 따라 피험자는 다음과 같이 정보에 입각한 동의 후 35분을 완료합니다.

1. 활성 tDCS 그룹은 섹션 2.1에 설명된 조건 중 하나에서 활성 tDCS를 받습니다. 20분 동안. 처음 10분은 비언어 작업을 포함하고 그 다음에는 언어 운동 작업이 시작되고 약 25분 동안 지속됩니다. 전류는 20분 후에 자동으로 중지되고 음성 운동 학습 작업이 계속됩니다.
2. 가짜 tDCS 그룹은 섹션 2.1에 설명된 조건 중 하나에 전극을 놓고 가짜 tDCS를 받습니다. 자극은 30초 동안 최대 1mA까지 증가한 다음 감소하고 꺼집니다. 행동 작업은 활성 tDCS 그룹과 동일합니다. 처음 10분은 비언어 작업을 포함하고 그 다음에는 언어 운동 작업이 시작되고 약 25분 동안 지속됩니다.

그런 다음 모든 참가자 그룹은 30분 동안 관련 없는 인지 및 언어 작업에 참여하고 단기 유지 및 일반화를 수행합니다. 모든 참가자는 장기 보유 및 일반화 테스트를 위해 2일 후에 돌아올 것입니다.

결과 측정

클러스터 정확도. 자음 클러스터를 포함하는 모든 녹음된 작품은 음향 파형, 스펙트로그램 및 지각을 사용하여 전사됩니다. 이러한 클러스터를 생성할 때 가장 일반적인 오류 유형은 두 자음 사이(/gdivu/ -> [gEdivu]) 또는 클러스터 앞에(/gdivu/ -> [Egdivu]) schwa 모음을 삽입하는 것입니다. 이러한 삽입은 영어 사용자가 인식하기 어렵기 때문에 음향 속성을 사용하여 모음의 존재를 식별합니다. 모음은 스펙트로그램의 포만트 구조(특히 f0와 혼동되지 않는 더 높은 포만트 F2, F3 등)의 존재와 음향 파형의 해당 보컬(주기적) 부분으로 식별됩니다. 자음 삭제(예: /gdivu/ -> [divu]) 및 대체(예: /gdivu/ -> [glivu])와 같은 기타 오류는 지각적으로 식별되고 음향 기록으로 확인됩니다. 비단어의 나머지 소리(예: /gdivu/의 [ivu] 부분)는 지각적으로 전사됩니다. 클러스터 정확도는 처음 두 자음의 정확도만 반영합니다. 전체 비단어 정확도는 전체 자극을 반영합니다. 각 참가자에 대해 채점은 참가자의 tDCS 조건과 각 토큰이 나온 세션에 대해 알지 못하는 단일 코더에 의해 완료됩니다. 인터레이터 신뢰도는 두 가지 방식으로 평가됩니다. 첫째, 참가자의 25%는 점대점 인터레이터 합의를 계산하기 위해 두 명의 개별 개인에 의해 완전히 코딩됩니다. 둘째, 각 스피커의 각 /gd/ 및 /pt/ 토큰을 분석하여 버스트 간 시퀀스의 지속 시간을 측정할 때 두 개의 독립적인 코더에 의해 추가가 포함되었는지 확인합니다.

버스트 간 지속 시간. 군집획득의 2차 척도로서 /gd/, /pt/ 초성단어에서 초성 멈춤부터 2번째 자음 멈춤까지의 지속시간을 살펴보겠다. 정확하고 추가로 생성된 클러스터를 포함합니다. 이 척도의 감소는 참가자가 목표 관절에 더 가까워지는 것을 반영합니다. 클러스터를 따르는 모음의 지속 시간도 측정하여 말하기 속도에 대한 프록시로 분석에 요인으로 포함합니다. 각 /gd/ 및 /pt/ 토큰은 이러한 각 측정에 대해 두 명의 독립적인 코더에 의해 점수가 매겨지며 정확도 및 오류 유형에 대해서도 코딩됩니다. 측정값이 5ms 이상 차이가 나는 각 토큰에 대해 두 명의 코더가 항목을 재검사하여 측정값에 동의합니다. 이것이 분석에 사용되는 최종 값이 됩니다. 이 프로세스는 기간 측정에 대한 접근 방식으로 실험실에서 표준화되었습니다.