인지 조절 및 전두엽 피질의 기능적 조직

배경 및 연구 근거:

작업에 대한 인간의 성과는 다른 작업과 동시에 수행될 때 저하됩니다. 이러한 멀티태스킹 비용은 공유된 컴퓨터 또는 생물학적 자원에 대한 경쟁에 기인하며 이러한 추정 자원의 특정 특성에 대해 현장에서 상당한 논쟁이 있습니다. 광범위한 멀티태스킹 연습은 이러한 비용을 줄이고 때로는 없애는 것으로 알려져 있습니다. 이러한 실습 관련 이득은 중앙 처리의 변화, 보다 효율적인 작업 일정 조정 또는 전문적인 작업 표현 학습에 기인합니다. 인간의 전전두엽 피질은 행동의 유연한 인지적 통제에 중요하며 과제를 표현하는 데 관여합니다. 그러나 멀티태스킹 연습이 전두엽 작업 표현에 어떤 영향을 미치는지는 아직 알려지지 않았습니다. 이 연구에서 우리는 멀티태스킹 비용과 측면 PFC의 작업 입력을 나타내는 신경 다양체의 기하학 사이의 연관성을 테스트함으로써 지식의 격차를 직접적으로 해결할 것입니다.

연구 설계:

개요:

이 연구는 멀티태스킹 행동에 대한 멀티태스킹 연습의 효과, 측면 전전두엽 피질의 작업에 대한 신경 표현의 기하학적 구조 및 이러한 효과 간의 관계를 조사하기 위해 고안된 단일 센터, 무작위 대조 시험입니다. 건강한 피험자는 총 60명으로 계획되어 있으며, MPG(Multitask Practice Group), SPG(Single Task Practice Group)에 각 30명씩 무작위 배정됩니다. fMRI를 사용한 측면 PFC의 멀티태스킹 행동 및 신경 표현에 대한 기준선 및 최종 평가는 모든 대상에서 수행됩니다.

연구 치료법:

단일 작업 실습 치료:

단일 작업 연습 치료에는 피험자가 개별 작업 블록에서 지시된 작업을 연습하는 3회의 연습 세션이 포함됩니다. 최대 48블록의 연습이 수행됩니다. 각 블록이 끝날 때마다 피험자의 정확성과 응답 속도에 대한 피드백이 제공되며 개선 목표가 주어집니다.

멀티태스킹 연습 치료:

멀티태스킹 연습 치료에는 피험자가 심리적 불응기 패러다임에서 지시된 작업을 연습하는 3회의 연습 세션이 포함됩니다. 최대 48블록의 연습이 수행됩니다. 각 블록이 끝날 때마다 피험자의 정확성과 응답 속도에 대한 피드백이 제공되며 개선 목표가 주어집니다.

취재:

피험자는 프로비던스 커뮤니티에서 모집됩니다. 피험자는 전화 통화를 통해 선별됩니다. 포함 기준에는 오른손잡이, 18세에서 35세 사이의 연령, 정상 또는 정상 시력으로 교정된 시력이 포함됩니다. 제외 기준에는 정신과적 또는 신경학적 결손 병력과 MR 금기사항이 포함됩니다. 동의 절차는 연구 세션 1 동안 직접 수행되며 모든 실험실 연구 방문 중에 정기적으로 지속적인 동의를 얻습니다.

무작위 할당:

최대 60명의 적격 환자가 MATLAB에 코딩된 난수 생성기를 사용하여 1:1 비율로 SPG 또는 MPG 치료 그룹에 무작위로 할당됩니다. 실험자나 연구 대상자 모두 과제에 대해 눈이 멀지 않습니다.

연구 구조:

각 과목별로 총 14회의 학습 세션이 계획되어 있습니다. 연구 세션 1은 사전 동의, 일정 계획 및 연구 과제 숙지를 위해 사용됩니다. 기본 평가는 연구 세션 2~5 동안 이루어집니다. 치료는 연구 세션 6~8 동안 시행되며, 이 기간 동안 피험자는 MPG(다중 작업 연습) 3 세션 또는 SPG(단일 작업 연습) 3 세션을 받습니다. 최종 평가는 학습 세션 9~12 동안 진행됩니다. 각 학습 세션에 대한 자세한 설명과 측정에 사용되는 모든 패러다임은 아래에 나와 있습니다.

행동 패러다임:

모든 행동 작업 패러다임은 MATLAB 또는 JSPsych의 Psychtoolbox 3을 사용하여 구현됩니다. 모든 작업에는 키보드나 응답 상자의 키를 눌러 컴퓨터 화면에 표시되는 시각적 개체에 응답하는 작업이 포함됩니다. 시각적 개체는 모양(사각형 또는 원형), 원(주황색 또는 파란색), 패턴(점선 또는 줄무늬) 또는 크기(작거나 큰)의 4가지 차원에 따라 달라집니다. 시각적 개체와 함께 @ 및 # 기호로 구성된 응답 패널이 있습니다. 피험자들은 모양 작업, 색상 작업, 패턴 작업이라는 세 가지 다른 작업을 소개받게 됩니다. 각 작업에서 관련 작업 기능(예: 색상 작업에서 색상을 지정하세요). 각 바이너리 클래스는 @ 및 # 기호와 관련된 두 가지 범주 중 하나와 연결됩니다. 그런 다음 피험자는 관련 기호와 관련된 응답 키를 선택합니다. 두 기호의 왼쪽-오른쪽 위치는 시행마다 위치가 대략 50%의 시행에서 이전 시행과 동일하고 각 시행 유형이 왼쪽의 동일한 수와 연관되도록 무작위로 변경됩니다. 그리고 올바른 반응.

단일 작업 패러다임: 단일 작업 패러다임에서는 시각적 개체가 최대 2.2초 동안 표시됩니다. 응답 기한은 2.2초입니다. 시험 간 간격은 1초입니다. 시도는 블록당 64개의 시도가 포함된 순수 단일 작업 블록으로 제공됩니다.

혼합 작업 패러다임: 혼합 작업 패러다임에서는 시각적 개체가 최대 2.2초 동안 표시됩니다. 응답 기한은 2.2초입니다. 시험 간 간격은 2~10초 사이에서 지터링됩니다. 여러 작업 유형의 시도가 동일한 블록에 표시되며 모든 시도에서 수행할 작업을 식별하는 단어 신호가 표시됩니다.

심리적 불응기 패러다임: PRP 패러다임에서는 모든 시험마다 두 개의 시각적 객체가 표시됩니다. 하나는 화면 상단에, 다른 하나는 화면 하단에 표시됩니다. 시각적 객체는 50ms에서 1.5s 사이에서 변화하는 SOA(자극 개시 동기화)로 표시됩니다. 시험 길이는 최대 3초입니다. 두 시각적 객체 모두에 대한 응답 기한은 3초입니다. 시험 간 간격은 1초(행동 블록)이거나 2~10초(MRI 블록) 사이의 지터입니다. 피험자는 특정 순서로 작업을 수행하도록 지시받습니다(예: 색상, 모양) 순서대로 첫 번째 작업과 관련된 규칙과 함께 나타나는 첫 번째 자극과 두 번째로 나타나는 개체에 반응합니다. 총 3가지의 서로 다른 작업 순서가 피험자에게 제시됩니다(예: 색상 -> 모양, 모양 -> 색상 및 색상 -> 패턴) 및 이러한 순서는 각 작업이 각 치료 그룹에서 모든 역할을 동일하게 배치하도록 주제 간에 균형을 이룰 것입니다. 모든 작업 주문은 기준선과 최종선 모두에서 관리됩니다.

MRI 프로토콜:

각 피험자는 연구 방문 2, 3, 9 및 10 동안 MRI 절차를 받게 됩니다. 각 방문은 2시간 동안 진행되며, 그 동안 대상자는 1시간 동안 MRI를 받기 전에 먼저 행동 작업에 대한 재교육 지침을 받게 됩니다. 각 1시간 MRI 스캐닝 세션 동안 피험자는 먼저 금속 검사를 받고 안전 절차 및 동작 최소화 요구 사항에 대해 설명한 다음 스캔 테이블에 누운 자세로 앉게 됩니다. 부드러운 패딩으로 머리를 안정시키고, 귀마개를 사용해 MR 소음으로부터 귀를 보호합니다. 피험자는 헤드스테이지에 설치된 거울을 통해 컴퓨터 화면을 보고 작업을 수행하기 위한 두 개의 응답 상자와 근무 중인 실험자 및 방사선 촬영 기사와 통신하기 위한 비상 부저가 제공됩니다. 그런 다음 다중 에코 MPRAGE 스캔(반복 시간(TR) = 2530ms, 에코 시간(TE) = 1.69, 3.55, 5.41 및 7.27ms, 플립 각도 = 7도, 176개 시상면 슬라이스, 1 × 1 × 1)을 거칩니다. mm 복셀) 동안 6분 동안 눈을 감을 수 있습니다. 이후 피험자는 에코 평면 이미징(TR = 1000ms, TE = 32.6ms, 플립 각도 = 64, SMS = 5, 에코 간격 0.59, 복셀 크기 2.4mm x 2.4mm의 인터리브 슬라이스 65개)을 5~10회 실행합니다. x 2.4mm), 각각 4~9분 동안 지속되며, 그 동안 혼합 작업 패러다임(2일차 및 9일차) 또는 PRP 패러다임(3일차 및 10일차)의 여러 블록을 수행합니다.

학습 세션 설명:

학습 세션 1:

연구 세션 1 동안 피험자는 훈련된 연구 조교와 함께 동의 과정을 거치게 됩니다. 사전 동의를 받은 후 피험자에게 연구 개요를 제공하고 기본 작업 절차와 색상, 모양 및 패턴 규칙을 소개합니다. 그들은 각각 2개의 블록에 대해 단일 작업 패러다임으로 각 작업을 연습합니다. 이어서 6개 블록에 대해 할당된 작업 순서와 함께 PRP 패러다임을 소개합니다. 세션이 끝나면 피험자들은 참여에 대해 설명을 듣고 보상을 받게 됩니다.

학습 세션 2:

연구 세션 2 동안 피험자는 할당된 작업 순서와 함께 PRP 패러다임을 사용하여 12개 블록에 대한 기준 측정을 받게 됩니다. 세션이 끝나면 피험자들은 참여에 대해 설명을 듣고 보상을 받게 됩니다.

학습 세션 3:

연구 세션 3 동안 피험자는 12개 블록에 대한 혼합 작업 패러다임을 사용하여 기준 측정을 받게 됩니다. 세션이 끝나면 피험자들은 참여에 대해 설명을 듣고 보상을 받게 됩니다.

학습 세션 4:

연구 세션 4 동안 피험자는 작업의 신경 표현에 대한 기본 측정을 ​​받게 됩니다. MRI 프로토콜은 혼합 작업 패러다임으로 관리됩니다.

학습 세션 5:

연구 세션 5 동안 피험자는 작업의 신경 표현에 대한 기준 측정을 받게 됩니다. MRI 프로토콜은 PRP 패러다임으로 관리됩니다.

학습 세션 6-8:

피험자들은 이 세션 동안 치료를 받게 됩니다. 단일 작업 실습 치료 그룹은 단일 작업 패러다임으로 12-24개의 실습 블록을 받게 되며 매 블록마다 성과에 대한 피드백과 개선 목표가 제공됩니다. 다중 작업 연습 치료는 12-24 블록에 걸쳐 PRP 패러다임의 세 가지 순서 중 하나를 연습합니다. 피험자는 각 블록의 끝에서 응답의 정확성과 속도에 대한 피드백을 받게 되며 개선 목표가 제공됩니다.

학습 세션 9:

연구 세션 9 동안 피험자는 12개 블록에 대해 할당된 작업 순서와 함께 PRP 패러다임을 사용하여 최종 측정을 받게 됩니다. 세션이 끝나면 피험자들은 참여에 대해 설명을 듣고 보상을 받게 됩니다.

학습 세션 10:

연구 세션 10 동안 피험자는 12개 블록에 대한 혼합 작업 패러다임을 사용하여 최종 측정을 받게 됩니다. 세션이 끝나면 피험자들은 참여에 대해 설명을 듣고 보상을 받게 됩니다.

학습 세션 11:

연구 세션 11 동안 피험자는 작업의 신경 표현에 대한 최종 측정을 받게 됩니다. MRI 프로토콜은 혼합 작업 패러다임으로 관리됩니다.

학습 세션 12:

연구 세션 12 동안 피험자는 작업의 신경 표현에 대한 최종 측정을 받게 됩니다. MRI 프로토콜은 PRP 패러다임으로 관리됩니다.