Modulatie van cognitieve controlesignalen in prefrontale cortex door ritmische transcraniële magnetische stimulatie
Modulatie van alfa- en theta-oscillaties in een cognitieve controle retrospectieve cue-taak met frequentiespecifieke ritmische transcraniële magnetische stimulatie
Doel: In deze studie zullen de onderzoekers oorzakelijk bewijs leveren voor de rol van alfa- en theta-oscillaties bij cognitieve controle.
Deelnemers: Deelnemers moeten gezond zijn, tussen de 18 en 35 jaar oud zijn, rechtshandig zijn, in staat zijn om geïnformeerde toestemming te geven, bereid zijn om te voldoen aan alle onderzoeksprocedures, en beschikbaar zijn voor de duur van het onderzoek, Engels spreken en verstaan.
Procedures: Alfa- en theta-hersenoscillaties worden gemeten en vervolgens meegesleept met behulp van frequentiespecifieke ritmische TMS tijdens een retrospectieve cued cognitieve controletaak.
Studie Overzicht
Toestand
Conditie
Interventie / Behandeling
Gedetailleerde beschrijving
Er wordt voorgesteld dat neurale oscillaties een mechanisme zijn voor het coördineren van informatieverwerking over gedistribueerde cortexgebieden. Verschillende neurale oscillaties kunnen overeenkomen met verschillende onderliggende neurale berekeningen. Niet-invasieve hersenstimulatie stelt onderzoekers in staat specifieke neurale oscillaties te moduleren door zich op bepaalde frequentiebanden te richten. Door gelijktijdige elektro-encefalografie (EEG) te verzamelen, is eerder aangetoond dat ritmische transcraniële magnetische stimulatie (TMS) neurale oscillaties meesleept met de stimulatiefrequentie. Bovendien, wanneer de frequentie van meegesleepte neurale oscillaties wordt afgestemd op de frequentie van endogene activiteit in een cognitieve taak, verbetert de hersenstimulatie de gedragsprestaties. Daarom is niet-invasieve hersenstimulatie een veelbelovend hulpmiddel om de cognitie te verbeteren door optimale neurale activiteit te induceren via extern aangelegde elektromagnetische velden; bijv. cognitieve controle verbeteringen.
Eerder bewijs heeft neurale activiteit in de alfaband (8-12 Hz) geïmpliceerd bij informatieonderdrukking en activiteit in de thetaband (4-7 Hz) bij informatieprioritering. Er is aangetoond dat cognitieve controletaakparadigma's verschillende activiteit in beide banden opwekken. Bij deze taak worden de stimuli tijdens het coderen gelateraliseerd naar het rechter en linker gezichtsveld. Na een korte vertraging informeert een cue de deelnemers welke stimuli (rechts of links) zullen worden getest. Uit eerder bewijs is gebleken dat alfa-activiteit in de pariëtale cortex contralateraal wordt gegenereerd ten opzichte van irrelevante stimuli - ter ondersteuning van de rol van alfa bij informatieonderdrukking - terwijl theta-activiteit in de frontale cortex toeneemt met het aantal te onthouden stimuli - ter ondersteuning van de rol van theta bij informatieprioritering.
Voor de huidige studie stellen de onderzoekers voor om ritmische treinen van TMS af te leveren in alfafrequentie, thetafrequentie of een aritmische controle om neurale verwerking te moduleren tijdens een cognitieve controletaak. Door gelijktijdig EEG met TMS te verzamelen, kunnen de onderzoekers de meegevoerde oscillaties van ritmische TMS meten. Het doel van dit experiment is om de waargenomen theta- en alfa-activiteit te verbeteren die wordt gezien met de succesvolle prioritering en onderdrukking van informatie. Om causaal bewijs te leveren dat de pariëtale cortex alfa-activiteit genereert en de frontale cortex theta-activiteit, zullen de onderzoekers ritmische TMS-stimulatie toepassen op twee hoofdhuidlocaties: de voorste middelste frontale gyrus en inferieure intrapariëtale sulcus. Door alfafrequentie, thetafrequentie en aritmische TMS op elke locatie toe te passen, kunnen de onderzoekers de oorzakelijke relatie tussen frontale theta-oscillaties bij informatieprioritering en pariëtale alfa-oscillaties bij informatieonderdrukking onderzoeken.
Studietype
Inschrijving (Werkelijk)
Fase
- Niet toepasbaar
Contacten en locaties
Studie Locaties
-
-
North Carolina
-
Chapel Hill, North Carolina, Verenigde Staten, 27516
- University of North Carolina at Chapel Hill
-
-
Deelname Criteria
Geschiktheidscriteria
Leeftijden die in aanmerking komen voor studie
Accepteert gezonde vrijwilligers
Geslachten die in aanmerking komen voor studie
Beschrijving
Inclusiecriteria:
- Gezond
- Tussen 18 en 35 jaar
- Rechtshandig
- In staat om geïnformeerde toestemming te geven
- Bereid om te voldoen aan alle studieprocedures
- Beschikbaar voor de duur van de studie
- Engels spreken en verstaan.
Uitsluitingscriteria:
- Aandachtstekortstoornis met hyperactiviteit (momenteel in behandeling)
- Neurologische aandoeningen en aandoeningen, waaronder, maar niet beperkt tot: Voorgeschiedenis van epilepsie Convulsies (behalve koortsstuipen bij kinderen) - Dementie
- Geschiedenis van een beroerte
- ziekte van Parkinson
- Multiple sclerose
- Cerebraal aneurysma
- Hersentumors
- Medische of neurologische aandoening of behandeling van een medische aandoening die deelname aan de studie zou kunnen verstoren (bijv. instabiele hartziekte, HIV/AIDS, maligniteit, lever- of nierfunctiestoornis)
- Eerdere hersenoperatie - Alle hersenapparaten/implantaten, inclusief cochleaire implantaten en aneurysmaclips - Pacemaker - Elk ander geïmplanteerd elektronisch apparaat - Voorgeschiedenis van huidig traumatisch hersenletsel - (Voor vrouwen) Zwangerschap of borstvoeding - Alles wat, naar de mening van de onderzoeker, de deelnemer een verhoogd risico zou geven of zou verhinderen dat de deelnemer het onderzoek volledig naleeft of voltooit
Studie plan
Hoe is de studie opgezet?
Ontwerpdetails
- Primair doel: Fundamentele wetenschap
- Toewijzing: Gerandomiseerd
- Interventioneel model: Crossover-opdracht
- Masker: Geen (open label)
Wapens en interventies
Deelnemersgroep / Arm |
Interventie / Behandeling |
|---|---|
|
Experimenteel: TMS naar frontale cortex gevolgd door TMS naar pariëtale cortex
Deelnemers ontvangen TMS tijdens het uitvoeren van een cognitieve controletaak.
Tijdens hun eerste stimulatiesessie wordt de TMS-spoel over de frontale cortex op de hoofdhuid geplaatst.
In hun tweede sessie wordt de TMS-spoel over de pariëtale cortex op de hoofdhuid geplaatst.
Tijdens elke sessie krijgen proefpersonen Theta TMS, Alpha TMS en Aritmische TMS.
|
TMS wordt toegediend op de frequentie van de endogene theta-oscillatie van elke proefpersoon (4-7 Hz)
Andere namen:
TMS wordt toegediend met de frequentie van de endogene alfa-oscillatie van elke proefpersoon (8-12 Hz)
Andere namen:
TMS wordt aritmisch toegediend; dat wil zeggen een reeks pulsen met willekeurige timing
Andere namen:
|
|
Experimenteel: TMS naar pariëtale cortex gevolgd door TMS naar frontale cortex
Deelnemers ontvangen TMS tijdens het uitvoeren van een cognitieve controletaak.
Tijdens hun eerste stimulatiesessie wordt de TMS-spoel over de pariëtale cortex op de hoofdhuid geplaatst.
In hun tweede sessie wordt de TMS-spoel over de frontale cortex op de hoofdhuid geplaatst.
Tijdens elke sessie krijgen proefpersonen Theta TMS, Alpha TMS en Aritmische TMS.
|
TMS wordt toegediend op de frequentie van de endogene theta-oscillatie van elke proefpersoon (4-7 Hz)
Andere namen:
TMS wordt toegediend met de frequentie van de endogene alfa-oscillatie van elke proefpersoon (8-12 Hz)
Andere namen:
TMS wordt aritmisch toegediend; dat wil zeggen een reeks pulsen met willekeurige timing
Andere namen:
|
Wat meet het onderzoek?
Primaire uitkomstmaten
Uitkomstmaat |
Maatregel Beschrijving |
Tijdsspanne |
|---|---|---|
|
Aantal onthouden items
Tijdsspanne: 1 week
|
Deelnemers drukken op een knop op een toetsenbord om aan te geven of de onderzochte items al dan niet overeenkomen met de items die in het geheugen worden bewaard nadat een retrospectieve cue is gepresenteerd.
De onderzoekers berekenen het percentage correct voor niet-matchcondities, gedefinieerd als het aantal treffers, en het percentage onjuist voor matchcondities, gedefinieerd als het vals alarmpercentage.
Het aantal onthouden items, vaak werkgeheugencapaciteit genoemd, wordt berekend als het aantal items dat moet worden onthouden (2, 3 of 4) maal het aantal treffers minus het aantal valse alarmen, gedeeld door één minus het aantal valse alarmen .
Het waardenbereik is 0 tot 4, waarbij grotere waarden betere prestaties betekenen.
Voor TMS naar frontale cortex wordt de werkgeheugencapaciteit gerapporteerd wanneer de deelnemer naar rechts werd gecued.
Voor TMS naar pariëtale cortex wordt de werkgeheugencapaciteit gerapporteerd wanneer de deelnemer naar links werd gestuurd.
|
1 week
|
|
Amplitude van neurale oscillaties
Tijdsspanne: 1 week
|
Tijdens het uitvoeren van de taak en hersenstimulatie wordt de elektrische activiteit van de hersenen geregistreerd.
De onderzoekers zullen Morlet wavelet-convolutie uitvoeren op het geregistreerde elektrische signaal om de amplitude van neurale oscillaties in de frequentiebanden theta (4-7 hertz) en alfa (8-12 hertz) te berekenen.
De amplitude van neurale oscillaties wordt gerapporteerd tijdens de tweede helft van de stimulatie in het gebied dat wordt gestimuleerd.
De amplitude wordt voor elke deelnemer genormaliseerd als de procentuele verandering van de amplitude tijdens de basislijnperiode (voordat de taak begint).
Voor TMS naar frontale cortex wordt de amplitude van theta-oscillaties gerapporteerd en voor TMS naar pariëtale cortex wordt de amplitude van alfa-oscillaties gerapporteerd.
|
1 week
|
|
Reactietijd
Tijdsspanne: 1 week
|
Deelnemers drukken op een knop op een toetsenbord om aan te geven of de sonde-items al dan niet overeenkomen met de items die in het geheugen worden bewaard nadat een retrospectieve cue is gepresenteerd.
De onderzoekers berekenen de reactietijd van deze keuze als het verschil tussen de tijd van het indrukken van de knop en de presentatie van de sonde.
Voor TMS naar frontale cortex wordt de responstijd gerapporteerd wanneer de deelnemer naar rechts werd gestuurd.
Voor TMS naar pariëtale cortex wordt de responstijd gerapporteerd wanneer de deelnemer naar links werd gestuurd.
|
1 week
|
Medewerkers en onderzoekers
Medewerkers
Publicaties en nuttige links
Algemene publicaties
- Fries P. Rhythms for Cognition: Communication through Coherence. Neuron. 2015 Oct 7;88(1):220-35. doi: 10.1016/j.neuron.2015.09.034.
- Klimesch W, Sauseng P, Hanslmayr S. EEG alpha oscillations: the inhibition-timing hypothesis. Brain Res Rev. 2007 Jan;53(1):63-88. doi: 10.1016/j.brainresrev.2006.06.003. Epub 2006 Aug 1.
- Albouy P, Weiss A, Baillet S, Zatorre RJ. Selective Entrainment of Theta Oscillations in the Dorsal Stream Causally Enhances Auditory Working Memory Performance. Neuron. 2017 Apr 5;94(1):193-206.e5. doi: 10.1016/j.neuron.2017.03.015. Epub 2017 Mar 23.
- Roux F, Uhlhaas PJ. Working memory and neural oscillations: alpha-gamma versus theta-gamma codes for distinct WM information? Trends Cogn Sci. 2014 Jan;18(1):16-25. doi: 10.1016/j.tics.2013.10.010. Epub 2013 Nov 19.
- Hanslmayr S, Matuschek J, Fellner MC. Entrainment of prefrontal beta oscillations induces an endogenous echo and impairs memory formation. Curr Biol. 2014 Apr 14;24(8):904-9. doi: 10.1016/j.cub.2014.03.007. Epub 2014 Mar 27.
- Popov T, Popova P, Harkotte M, Awiszus B, Rockstroh B, Miller GA. Cross-frequency interactions between frontal theta and posterior alpha control mechanisms foster working memory. Neuroimage. 2018 Nov 1;181:728-733. doi: 10.1016/j.neuroimage.2018.07.067. Epub 2018 Jul 31.
- Reinhart RMG. Disruption and rescue of interareal theta phase coupling and adaptive behavior. Proc Natl Acad Sci U S A. 2017 Oct 24;114(43):11542-11547. doi: 10.1073/pnas.1710257114. Epub 2017 Oct 9.
- Romei V, Thut G, Silvanto J. Information-Based Approaches of Noninvasive Transcranial Brain Stimulation. Trends Neurosci. 2016 Nov;39(11):782-795. doi: 10.1016/j.tins.2016.09.001. Epub 2016 Sep 30.
- Thut G, Veniero D, Romei V, Miniussi C, Schyns P, Gross J. Rhythmic TMS causes local entrainment of natural oscillatory signatures. Curr Biol. 2011 Jul 26;21(14):1176-85. doi: 10.1016/j.cub.2011.05.049. Epub 2011 Jun 30.
- Wallis G, Stokes M, Cousijn H, Woolrich M, Nobre AC. Frontoparietal and Cingulo-opercular Networks Play Dissociable Roles in Control of Working Memory. J Cogn Neurosci. 2015 Oct;27(10):2019-34. doi: 10.1162/jocn_a_00838. Epub 2015 Jun 4.
- Wang XJ. Neurophysiological and computational principles of cortical rhythms in cognition. Physiol Rev. 2010 Jul;90(3):1195-268. doi: 10.1152/physrev.00035.2008.
- Wolinski N, Cooper NR, Sauseng P, Romei V. The speed of parietal theta frequency drives visuospatial working memory capacity. PLoS Biol. 2018 Mar 14;16(3):e2005348. doi: 10.1371/journal.pbio.2005348. eCollection 2018 Mar.
- Rouder JN, Morey RD, Morey CC, Cowan N. How to measure working memory capacity in the change detection paradigm. Psychon Bull Rev. 2011 Apr;18(2):324-30. doi: 10.3758/s13423-011-0055-3.
Studie record data
Bestudeer belangrijke data
Studie start (Werkelijk)
Primaire voltooiing (Werkelijk)
Studie voltooiing (Werkelijk)
Studieregistratiedata
Eerst ingediend
Eerst ingediend dat voldeed aan de QC-criteria
Eerst geplaatst (Werkelijk)
Updates van studierecords
Laatste update geplaatst (Werkelijk)
Laatste update ingediend die voldeed aan QC-criteria
Laatst geverifieerd
Meer informatie
Termen gerelateerd aan deze studie
Andere studie-ID-nummers
- 18-1789
- R01MH111889 (Subsidie/contract van de Amerikaanse NIH)
Informatie over medicijnen en apparaten, studiedocumenten
Bestudeert een door de Amerikaanse FDA gereguleerd geneesmiddel
Bestudeert een door de Amerikaanse FDA gereguleerd apparaatproduct
product vervaardigd in en geëxporteerd uit de V.S.
Deze informatie is zonder wijzigingen rechtstreeks van de website clinicaltrials.gov gehaald. Als u verzoeken heeft om uw onderzoeksgegevens te wijzigen, te verwijderen of bij te werken, neem dan contact op met register@clinicaltrials.gov. Zodra er een wijziging wordt doorgevoerd op clinicaltrials.gov, wordt deze ook automatisch bijgewerkt op onze website .