Spraakverstaanbaarheid verbeteren met behulp van transcraniële wisselstroomstimulatie (tACS) (StimSpeechCom)

Achtergrond en grondgedachte In Europa lijden 71 miljoen mensen - 16% van de bevolking - aan gehoorproblemen. Een van de belangrijkste gevolgen van slechthorendheid is een verminderde spraakverstaanbaarheid, vooral in akoestisch moeilijke omstandigheden zoals galm of rumoerige omgevingen.

Het voorgestelde project is bedoeld om ons begrip te ontwikkelen van de mechanismen die kunnen worden benut om spraakverstaan ​​onder moeilijke luisteromstandigheden te ondersteunen, en hoe deze kunnen worden verbeterd bij slechthorende en oudere luisteraars.

Hiertoe zullen de compensatoire neurale mechanismen van articulatorische-motorische integratie getest worden door transcraniële wisselstroomstimulatie (tACS) toe te passen over de vMC.

Doelstelling(en) De algemene doelstelling van het onderzoek is om licht te werpen op de compensatiemechanismen die spraakverstaan ​​ondersteunen onder perceptueel uitdagende omstandigheden.

Experiment 1 tot 3 Het primaire doel is het testen van het nut van auditief-motorische integratie voor gedegradeerd spraakbegrip (DS).

Een secundair doel is het beoordelen van de interactie tussen het degradatieniveau van DS en door tACS geïnduceerde verbetering van de prestaties. Een ander secundair doel is het onderzoeken van mogelijke verschillen in tACS-geïnduceerde verbeteringen bij jongere en oudere slechthorende luisteraars.

Experiment 4 Het primaire doel is het testen van het nut van cerebro-akoestische coherentie voor SIN-begrip. Het secundaire doel van Experiment 4 is om te testen of cerebro-akoestische coherentie de verwerking op lettergreepniveau weerspiegelt.

Statistische overwegingen:

Voor alle experimenten zullen ANOVA's met herhaalde metingen met gemengd effect worden uitgevoerd. Gepaarde t-toetsen gecorrigeerd voor meerdere vergelijkingen zullen worden toegepast voor posthoc vergelijkingen.

Aantal deelnemers met reden

Power-analyses werden voor elk experiment afzonderlijk uitgevoerd, uitgaande van een tussenliggende effectgrootte. Het resultaat van de poweranalyse suggereert dat de minimale totale steekproefomvang voor Experiment 1 30 is, voor Experiment 2+3 50 en 60 voor Experiment 4.

Experiment 1 Het resultaat van de poweranalyse suggereert een minimale totale steekproefomvang van 30 jongere deelnemers.

Experiment 2-3 Het resultaat van de poweranalyse suggereert een minimale totale steekproefomvang van 50, inclusief 25 jongere en 25 oudere deelnemers; Experiment 4 Het resultaat van de poweranalyse suggereert een minimale totale steekproefomvang van 60, inclusief 30 jongere en 30 oudere deelnemers aan het experiment.

Omgaan met ontbrekende gegevens en uitvallers Zowel uitvallers als deelnemers die moeten worden uitgesloten vanwege subnormale gehoordrempels, zoals bepaald door pretestscreening, worden vervangen door nieuw geworven deelnemers. In het geval van ontbrekende gegevens worden de analyses gemaakt met de beschikbare gegevens. Gegevens van uitval worden bij beëindiging van de data-analyse geanalyseerd en geanonimiseerd.

Interventie bestuderen

De belangrijkste studie-interventie is tACS-stimulatie. Er zullen twee stimulatieprotocollen worden gebruikt.

Stimulatieprotocol 1 (SP1) gebruikt in experimenten 1-3 omvat continue hoogfrequente (2 kHz) stimulatie. In experiment 1 wordt SP1 online toegepast (tijdens een MEP-opname). In experimenten 2-3 wordt SP1 gedurende 20 minuten offline toegepast (vóór aanvang van de taak).

Stimulatieprotocol 2 (SP2) gebruikt in experiment 4, omvat online (tijdens taakuitvoering) laagfrequente spraakomhulling (env) tACS-stimulatie (1-8 Hz).

In alle experimenten zal de stimulatie-intensiteit 2 mA zijn (piek-tot-piekwaarde, overeenkomend met een sinusgolf van ±1 mA amplitude).

De stimulatie wordt toegediend via geleidende rubberen elektroden die over de ventrale motorcortex (vMC) worden geplaatst. De elektroden worden geplaatst volgens het 10-20 International EEG-systeem om de doellocatie te identificeren.

Daarnaast zal in experiment 1 TMS-stimulatie worden toegepast om articulatorische motor-evoked potentials (aMEP's) te meten.

De stimulatie-intensiteit zal 120% zijn van de individuele motorische drempel van de deelnemers [3].

Monofasische TMS met enkele puls zal worden toegepast over de lipmotorcortex in de vMC om aMEP's te induceren.

Studie Procedures

Voorscreening

• beoordeling van de in-/uitsluitingscriteria
• verzamelen van demografische informatie

Screening van auditie en spraakverstaan

• Screening van de gehoordrempel
• Drempel voor spraakontvangst
• Drempel voor tekstontvangst

Subjectief verstaanbaarheidsniveau Voorafgaand aan de experimentele sessie van elk experiment zal het subjectieve verstaanbaarheidsniveau worden beoordeeld om de degradatieniveaus te schatten die herkenningsprestaties opleveren van 75% (gemakkelijk), 50% (gemiddeld) en 25% (moeilijk). Degradatie zal de vorm aannemen van noise vocoding, wat parametrische manipulatie van spraakverstaanbaarheid mogelijk maakt. Dit is een manipulatie die de spectrale inhoud van spraak vermindert, zonder de temporele inhoud ervan te beïnvloeden. Het resultaat lijkt op een hees robotachtig gefluister.

Experiment 1:

Elke deelnemer ondergaat twee tACS-sessies: een experimentele sessie met online tACS op 2kHz, en een controlesessie, waarin schijnstimulatie wordt afgegeven, die elk 20 minuten duren (sessievolgorde wordt gecompenseerd). Tijdens het experiment worden TMS-geïnduceerde aMEP's opgenomen van de lipspieren van de deelnemers.

Experiment 2:

Elke deelnemer ondergaat twee tACS-sessies: een experimentele sessie waarin 2kHz tACS wordt afgegeven en een controlesessie waarin schijnstimulatie wordt afgegeven, die elk 10 minuten duren (sessievolgorde wordt gecompenseerd). In de periode van 20 minuten na elke tACS-sessie horen de deelnemers spraakstimuli die op verschillende niveaus van verstaanbaarheid zijn verslechterd. Ze zullen worden gevraagd om de woorden die ze horen zo snel mogelijk te transcriberen (met behulp van een computertoetsenbord), en met een maximum van 10 seconden per item. Ze krijgen 30 woorden te zien op elk niveau van lage, gemiddelde en hoge degradatie, evenals 30 duidelijke stimuli, in willekeurige volgorde.

Proef 3:

Het basisbegrip van spraakverstaanbaarheid door ruis van de deelnemers (zie paragraaf 3.2 voor een beschrijving van de procedure) wordt beoordeeld met dezelfde testprocedure als in Experiment 1. In een experimentele groep zal tACS met dezelfde instellingen als hierboven beschreven (SP1) worden gebruikt om verhoogde articulatorische-motorische prikkelbaarheid te induceren; in een controlegroep wordt nep-tACS toegediend. In de daaropvolgende periode van 20 minuten krijgen de deelnemers een training over ruis-vocoded spraak. De training zal bestaan ​​uit 250 woorden die in paren worden gepresenteerd, eerst een duidelijke instantie van een woord, dan zijn gedegradeerde tegenhanger, 200 ms na de offset van het duidelijke woord. Woordparen worden gepresenteerd met een jittered inter-trial interval (ITI) van 1500 ± 500 ms. Het is aangetoond dat dit type presentatie zeer effectief kan zijn voor het snel verbeteren van woordbegrip met ruisvocaties: met de presentatie van 120 items (het presenteren duurt ongeveer 10 minuten) verbeterde de nauwkeurigheid van de woordidentificatie van de deelnemers van ongeveer 20% tot meer dan 30%. % [4]. Na de training wordt het woordbegrip met ruisvocaties opnieuw beoordeeld.

Proef 4:

Deelnemers ondergaan twee tACS-sessies, waarin ze worden getest op DS-begrip, terwijl ze ofwel env-tACS- of tijdomgekeerde env-tACS-proeven ondergaan, afgewisseld met schijnstimulatieproeven. Net als in Experiment 1 krijgen de deelnemers 30 stimuli voorgeschoteld die zijn gedegradeerd tot elk van drie verschillende niveaus, en 30 duidelijke stimuli, en wordt hen gevraagd de woorden die ze horen binnen 10 seconden te transcriberen.

Verdere aspecten Algemene ethische overwegingen Het onderzoek heeft het potentieel om zowel een wetenschappelijke waarde te hebben, geassocieerd met het verbeteren van het begrip van de compensatiemechanismen die een verminderd spraakverstaan ​​ondersteunen, als een sociale waarde, aangezien de resultaten ervan kunnen bijdragen aan de ontwikkeling van nieuwe interventiestrategieën voor het overwinnen van gehoorproblemen. stoornis of informeer de verbetering van bestaande. De resultaten van het onderzoek zijn generaliseerbaar naar veel (zo niet de meeste) luistersituaties onder perceptueel moeilijke omstandigheden, zoals slechthorendheid. Gezien het feit dat de grootste maatschappelijke lasten van slechthorendheid verband houden met normale leeftijdsgerelateerde achteruitgang van het gehoor (d.w.z. presbyacusis), streven we ernaar de generaliseerbaarheid van de resultaten uit te breiden naar de derde leeftijd door een steekproef van deelnemers uit een oudere populatie op te nemen.

Good Clinical Practice (GCP)-verklaring Dit onderzoek zal worden uitgevoerd in overeenstemming met het protocol, de huidige versie van de Verklaring van Helsinki, de Internationale Conferentie over Harmonisatie-GCP, de Zwitserse Human Research Act en andere lokaal relevante wettelijke en regelgevende vereisten

Risico-batenanalyse Er zijn geen risico's verbonden aan de onderzoeksinterventies zelf, zolang de uitsluitingscriteria worden gerespecteerd, met uitzondering van zeldzame milde en voorbijgaande effecten van tACS-stimulatie. Evenmin worden risico's van ongeautoriseerde toegang tot gegevens door derden of ongewenste identificatie van deelnemers verwacht.

De onderzoeken verwachten ook geen onmiddellijke voordelen voor de deelnemer. Deelnemers (en ieder ander) kunnen echter baat hebben bij de potentieel sterke wetenschappelijke en sociale waarden van het onderzoek die voortkomen uit een beter begrip van de (compensatoire) neurale mechanismen die betrokken zijn bij het uitdagen van spraakverstaan ​​en medische apparaten (bijv. gehoorapparaten) die kunnen volgen .

Kwaliteitscontrole en gegevensbescherming Kwaliteitsmaatregelen Om een ​​goede gegevenskwaliteit te waarborgen, worden alle projectleden getraind in alle belangrijke studiegerelateerde aspecten. Het personeel krijgt theoretische en praktische kennis over het specifieke niet-invasieve apparaat voor elektrische hersenstimulatie en over het experimentele protocol dat wordt gebruikt in het specifieke experiment waarbij hij/zij betrokken is, door zorgvuldige overweging van het experimentele protocol en de uitvoering van oefensessies. Om ervoor te zorgen dat de gegevens niet verloren gaan of beschadigd raken, worden ze dubbel opgeslagen. De onderzoeker voert regelmatig controles uit op de kwaliteit van de gegevens.

Voor kwaliteitsborging kan de sponsor, de Ethische Commissie of een onafhankelijke onderzoeksmonitor de onderzoekslocaties bezoeken. Bij dergelijke gelegenheden wordt directe toegang verleend tot de brongegevens en alle studiegerelateerde bestanden. Alle betrokken partijen houden de deelnemersgegevens strikt vertrouwelijk.

Gegevensregistratie en brongegevens

Er wordt een elektronisch meldingsformulier (e-CRF) gehouden voor:

• deelnemers die waren opgenomen* en de studie met succes hebben afgerond
• deelnemers die waren opgenomen* in de studie, maar moesten worden uitgesloten vanwege subnormaal gehoor zoals bepaald door pre-screening (deelnemers zijn op de hoogte van deze mogelijkheid, aangezien dit zowel in het deelnemersinformatieblad als in de geïnformeerde toestemming zal worden vermeld) *inclusie wordt bepaald door ondertekening van het toestemmingsformulier. Het is de verantwoordelijkheid van de onderzoeker om ervoor te zorgen dat alle gegevens in de loop van het onderzoek volledig en correct worden ingevoerd in de respectieve database. Essentiële documenten dienen minimaal 10 jaar na reguliere beëindiging of voortijdige beëindiging van de desbetreffende studie te worden bewaard (art. 25 der KlinV). e-CRF's zullen deelnemers niet identificeren aan de hand van hun naam of geboortedatum, maar zullen geschikte dummy-gecodeerde identificatie-ID's verstrekken. e-CRF's worden opgeslagen in een met een wachtwoord beveiligd Excel-blad en zijn alleen toegankelijk voor geautoriseerd personeel dat de gegevens nodig heeft om hun taken binnen de reikwijdte van het onderzoek te vervullen. De hoofdonderzoeker ziet toe op de juiste invoer van gegevens in de database.

Brondocumenten in dit onderzoek zijn demografische gegevens, geïnformeerde toestemmingsformulieren, randomisatienummers, (S)AE's en resultaten van relevante onderzoeken. Gegevens die zijn vastgelegd in de e-CRF's zijn de geanonimiseerde deelnemer-ID, leeftijd, datum van deelname, opname- en uitsluitingscriteria, gehoordrempels, toegewezen aandoeningen en subjectieve behandelingsevaluatie.

Vertrouwelijkheid en codering Proef- en deelnemersgegevens worden met uiterste discretie behandeld en zijn alleen toegankelijk voor geautoriseerd personeel dat de gegevens nodig heeft om hun taken binnen de reikwijdte van het onderzoek te vervullen. Op de CRF's en andere studiespecifieke documenten worden deelnemers alleen geïdentificeerd door middel van een uniek deelnemersnummer, opgeslagen in de deelnemersidentificatielijst.

Om ze te beschermen tegen ongeoorloofde of onbedoelde openbaarmaking, wijziging, verwijdering, kopiëren en diefstal, maar tegelijkertijd om de traceerbaarheid te waarborgen (audit trail; ClinO, art. 18), zal de onderzoeker de deelnemersidentificatielijst in twee formaten opslaan. Een elektronische versie wordt opgeslagen in een beveiligde netwerkmap van het verantwoordelijke onderzoekscentrum (de Universiteit van Zürich (UZH) of Inselspital Bern) die alleen toegankelijk is voor de onderzoekers. Daarnaast wordt een papieren versie achter slot en grendel bewaard in het gebouw van het Psychologische Instituut van het UZH en alleen toegankelijk voor de onderzoeker.

Bewaring en vernietiging van onderzoeksgegevens Alle onderzoeksgegevens worden gedurende 10 jaar na beëindiging van de studie of voortijdige beëindiging van de studie gearchiveerd. Alle onderzoeksgegevens (inclusief digitale kopieën van fysieke documenten) worden opgeslagen in twee archieven, om de beschikbaarheid van een reservekopie te garanderen voor het geval bestanden in een van de archieven corrupt raken, onjuist worden gewijzigd of verloren gaan. De gegevens worden dus opgeslagen op een beveiligde netwerkmap van de UZH die alleen toegankelijk is voor de projectleden en alleen binnen het netwerk van de Universiteit van Zürich, evenals op een map van een harde schijf voor massaopslag (HDD) die is beveiligd met een wachtwoord. Als er voor het beëindigen van het onderzoek een centrale back-up opslageenheid van het UZH beschikbaar komt, worden de gegevens van de harde schijf daarheen verplaatst. De papieren gegevens (d.w.z. geïnformeerde toestemming en vragenlijsten) worden afgesloten in het UZH-gebouw.

Monitoring en Registratie Vanwege de lage risico's die aan deze studie zijn verbonden, zal een interne studiemonitoring worden toegepast: de hoofdonderzoeker controleert het protocol, de gegevens en de geïnformeerde toestemmingen die door de projectleden zijn verkregen regelmatig op juistheid en zorgt ervoor dat er geen gegevens ontbreken en gegevensopslag in overeenstemming met het protocol. De brongegevens/documenten zullen toegankelijk zijn voor monitoren en vragen zullen tijdens monitoring worden beantwoord.

De studie zal ook worden geregistreerd in een nationale taal (Duits) in het Zwitserse National Clinical Trial Portal (SNCTP) via BASEC.

Financiering/Publicatie/Belangenverklaring De studie wordt volledig gefinancierd door de Zwitserse National Science Foundation (SNSF). Na statistische analyses van elk experiment zal de projectmanager de niet-gepubliceerde, niet door vakgenoten beoordeelde pre-prints toegankelijk maken via een open-toegangsportaal (bijv. BioRχive®) en zal hij er alles aan doen om de gegevens te publiceren in een wetenschappelijke, door vakgenoten beoordeelde logboek. Alleen niet-klinische gegevens zullen in geanonimiseerde vorm beschikbaar worden gesteld. Proefresultaten worden aan deelnemers meegedeeld als zij aangeven op de hoogte te willen worden gehouden van de onderzoeksresultaten.

Alle projectleden verklaren geen belangenverstrengeling.