Verbetering van visuele waarneming en visueel-motorisch leren met neurofeedback van hersennetwerkinteractie. (NF-BrainNet)
Neurowetenschap heeft zich lang gericht op het begrijpen van hersenactiviteit tijdens het uitvoeren van taken. Als gevolg hiervan zijn de huidige trainingsmethoden gericht op het maximaliseren van de hersenactivatie tijdens een getrainde taak. Nieuw bewijs toont echter aan dat dit misschien geen efficiënte manier is om te gaan. Menselijke proefpersonen bereiken alleen maximale prestaties wanneer het hersennetwerk vóór de training in een staat van hoge spontane interactie en communicatie tussen hersengebieden verkeert of, met andere woorden, in een staat van hoge "netwerkcommunicatie". In dit geval is minimale inspanning vereist tijdens de taak. Dit vereist nieuwe leerstrategieën gericht op het induceren van hogere netwerkcommunicatie voorafgaand aan taakuitvoering. De onderzoekers hebben eerder aangetoond dat gezonde mensen kunnen leren om de netwerkcommunicatie van motorische gebieden (d.w.z. de gebieden die beweging controleren) te verbeteren wanneer ze real-time feedback ontvangen over hun huidige activiteit, wat bekend staat als neurofeedback. Bij neurofeedback krijgen proefpersonen continu feedback over de toestand van hun hersenactiviteit op een bepaald moment. Door deze feedback kunnen ze leren hun eigen hersenactiviteit te veranderen.
Het doel van de huidige studie is om neurofeedback te valideren als een nieuwe behandelingsbenadering voor het induceren van hoge netwerkcommunicatie in rust (d.w.z. wanneer deelnemers niet bezig zijn met een taak), en om te testen of deze verhoogde netwerkcommunicatie visuele perceptie en motorisch leren kan verbeteren. .
Studie Overzicht
Toestand
Conditie
Gedetailleerde beschrijving
Zoals de onderzoekers in een pilootstudie hebben gezien, zijn deelnemers niet in staat om de netwerkcommunicatie van visuele hersengebieden (d.w.z. gebieden die lichtprikkels verwerken) te verbeteren door middel van neurofeedback wanneer de feedback met de ogen wordt waargenomen. Daarom is het doel van experiment 1 om een alternatieve vorm van feedback te vinden waarmee deelnemers de netwerkcommunicatie efficiënt kunnen verbeteren. Concreet krijgen deelnemers neurofeedback in de vorm van een geluid, een trilling op de huid of beide. Voor neurofeedback als geluid gebruiken de onderzoekers ontspannende geluiden waarvan eerder is vastgesteld dat ze de netwerkcommunicatie verbeteren. Voor neurofeedback als vibratie zullen elektrische of vibrotactiele stimulatoren zowel handen als voeten stimuleren, aangezien eerder onderzoek een positief effect heeft gevonden op de communicatie van het hersennetwerk. De intensiteit van de sensorische stimulatie wordt gemoduleerd op basis van het huidige niveau van netwerkcommunicatie tussen het doelhersengebied en de rest van de hersenen. Meer communicatie leidt dus tot een lagere feedbackintensiteit. Het idee is dat proefpersonen leren om staten van hoge communicatie te behouden zonder sensorische feedback. Proefpersonen zullen de instructie krijgen om het feedbackniveau te verlagen zonder indicatie van een bepaalde strategie van mentale beeldspraak, aangezien de onderzoekers eerder hebben opgemerkt dat geen enkele specifieke mentale beeldspraaktaak in staat is om alpha-band FC te verbeteren zonder feedback. Ten slotte zullen de onderzoekers, om de effecten op het gedragsniveau te onderzoeken, bovendien de visuele perceptie aan het begin en aan het einde van elke sessie beoordelen, net als in een eerdere studie.
In experiment 2 wordt de neurofeedback-modaliteit uit experiment 1 gebruikt om te testen of toenemende netwerkcommunicatie door neurofeedback kan leiden tot verbeterd visueel-motorisch leren. Visuo-motorisch leren zal worden gemeten met de spiegeltekentaak omdat de onderzoekers bewijs hebben voor haalbaarheid uit een eerdere studie en omdat het een goed model vertegenwoordigt voor opnieuw leren zoals nodig in klinieken.
In beide experimenten ondergaan deelnemers magnetische resonantiebeeldvorming (MRI). Deze MRI zal de precisie van neurofeedback vergroten.
Studietype
Inschrijving (Werkelijk)
Fase
- Niet toepasbaar
Contacten en locaties
Studie Locaties
-
-
-
Bern, Zwitserland, 3010
- Division of Neurorehabilitation, Department of Neurology, Inselspital, Bern University Hospital, University of Bern, Switzerland.
-
-
Deelname Criteria
Geschiktheidscriteria
Leeftijden die in aanmerking komen voor studie
Accepteert gezonde vrijwilligers
Beschrijving
Inclusiecriteria:
- Ondertekende geïnformeerde toestemming
- Leeftijd minimaal 18 jaar
- Normaal of gecorrigeerd tot normaal zicht
- Geen neurologische of psychiatrische aandoeningen
- Geen regelmatige consumptie van benzodiazepines of neuroleptica
Uitsluitingscriteria:
- Elke chirurgische ingreep aan de hersenen
- Drugs- of alcoholmisbruik
- Aanwezigheid van niet-MRI-veilig metaal in het lichaam
Studie plan
Hoe is de studie opgezet?
Ontwerpdetails
- Primair doel: Behandeling
- Toewijzing: Gerandomiseerd
- Interventioneel model: Faculteitstoewijzing
- Masker: Enkel
Wapens en interventies
Deelnemersgroep / Arm |
Interventie / Behandeling |
|---|---|
|
Experimenteel: Proef 1
Deelnemers nemen deel aan drie verschillende sessies.
In elke sessie wordt netwerkcommunicatie op visuele gebieden gekoppeld aan de intensiteit van een geluid, een tactiele stimulatie of beide.
|
Netwerkinteractie gemeten met EEG op visuele gebieden zal worden gekoppeld aan de intensiteit van een geluid.
Netwerkinteractie gemeten met EEG op visuele gebieden zal worden gekoppeld aan de intensiteit van tactiele stimulatie (d.w.z. elektrische of vibrotactiele stimulatoren toegepast op zowel handen als voeten).
Netwerkinteractie gemeten met EEG op visuele gebieden zal worden gekoppeld aan de intensiteit van een geluid en tactiele stimulatie.
|
|
Experimenteel: Experiment 2 (Groep A)
Deelnemers ondergaan neurofeedback-training van netwerkcommunicatie tussen het doelhersengebied (d.w.z. het linker superieure pariëtale gebied) en de rest van de hersenen gedurende ongeveer 20 minuten (de precieze duur zal worden bepaald met de ervaring van Experiment 1), met behulp van de sensorische feedback modaliteit gedefinieerd in Experiment 1.
Vervolgens voeren ze de spiegeltekentaak uit.
|
Deelnemers trainen om de intensiteit van een sensorische stimulatie (gedefinieerd in experiment 1) die is gekoppeld aan de netwerkinteractie in een specifiek hersengebied, te verminderen.
|
|
Actieve vergelijker: Experiment 2 (Groep B)
Deelnemers zullen neurofeedback gebruiken om netwerkcommunicatie te trainen van een controlehersengebied in de andere (rechter) hemisfeer dat niet direct is gekoppeld aan visuo-motorische verwerking of leren, met verder dezelfde duur en feedbackopstelling.
Deze regelconditie maakt het mogelijk om een vergelijkbare feedbackervaring te verkrijgen en dus een echte verblinding.
Bovendien maakt het een evaluatie mogelijk van de ruimtelijke specificiteit van de feedbacktraining.
Na neurofeedback voeren ze de spiegeltekentaak uit.
|
Deelnemers trainen om de intensiteit van een sensorische stimulatie (gedefinieerd in experiment 1) die is gekoppeld aan de netwerkinteractie in een specifiek hersengebied, te verminderen.
|
|
Geen tussenkomst: Experiment 2 (Groep C)
Deelnemers krijgen geen neurofeedback, maar trainen direct de spiegeltekentaak.
|
Wat meet het onderzoek?
Primaire uitkomstmaten
Uitkomstmaat |
Maatregel Beschrijving |
Tijdsspanne |
|---|---|---|
|
Veranderingen in netwerkcommunicatie
Tijdsspanne: Alpha-band FC wordt gemeten met behulp van EEG gedurende 10 minuten (min) voorafgaand aan neurofeedback, gedurende ca. 20 min tijdens neurofeedback en 10 min na neurofeedback.
|
De primaire uitkomstmaat voor beide experimenten is de verandering in netwerkcommunicatie tijdens neurofeedback gemeten met elektro-encefalografie (EEG).
Netwerkcommunicatie zal worden berekend als alfa-band functionele connectiviteit (FC) zoals beschreven in de validatiepapieren van de onderzoekers.
|
Alpha-band FC wordt gemeten met behulp van EEG gedurende 10 minuten (min) voorafgaand aan neurofeedback, gedurende ca. 20 min tijdens neurofeedback en 10 min na neurofeedback.
|
Secundaire uitkomstmaten
Uitkomstmaat |
Maatregel Beschrijving |
Tijdsspanne |
|---|---|---|
|
Visuele perceptie
Tijdsspanne: De visuele waarnemingstaak wordt aan het begin van elke sessie gegeven. Dan, na 10 min EEG, ca. 20 min neurofeedback en 10 min EEG wordt de taak herhaald.
|
De secundaire uitkomstmaat voor experiment 1 is de gedragsprestatie in visuele waarneming.
Betere visuele prestaties resulteren in een hoger percentage gedetecteerde stimuli op de linker- of rechterhelft van het scherm, zoals in het validatiedocument van de onderzoekers.
|
De visuele waarnemingstaak wordt aan het begin van elke sessie gegeven. Dan, na 10 min EEG, ca. 20 min neurofeedback en 10 min EEG wordt de taak herhaald.
|
|
Visuo-motorisch leren
Tijdsspanne: Na 10 min EEG en 20 min neurofeedback wordt een pre-test van 5 min in de spiegeltekentaak verkregen. Daarna, na 20 minuten training in de taak, wordt een post-test van 5 minuten afgenomen.
|
De secundaire uitkomstmaat voor experiment 2 is de leerwinst bij een visuo-motorische leertaak.
Concreet is de visuo-motorische leertaak die zal worden gebruikt de spiegeltekentaak.
Net als in de validatiepapieren zijn de twee variabelen die van belang zijn het aantal fouten en de voltooiingstijd.
|
Na 10 min EEG en 20 min neurofeedback wordt een pre-test van 5 min in de spiegeltekentaak verkregen. Daarna, na 20 minuten training in de taak, wordt een post-test van 5 minuten afgenomen.
|
Medewerkers en onderzoekers
Medewerkers
Onderzoekers
- Hoofdonderzoeker: Adrian Guggisberg, Prof. Dr., Division of Neurorehabilitation, Department of Neurology, Inselspital, Bern University Hospital, University of Bern, Switzerland.
Publicaties en nuttige links
Algemene publicaties
- Mottaz A, Solca M, Magnin C, Corbet T, Schnider A, Guggisberg AG. Neurofeedback training of alpha-band coherence enhances motor performance. Clin Neurophysiol. 2015 Sep;126(9):1754-60. doi: 10.1016/j.clinph.2014.11.023. Epub 2014 Dec 6.
- Guggisberg AG, Honma SM, Findlay AM, Dalal SS, Kirsch HE, Berger MS, Nagarajan SS. Mapping functional connectivity in patients with brain lesions. Ann Neurol. 2008 Feb;63(2):193-203. doi: 10.1002/ana.21224.
- Guggisberg AG, Dalal SS, Zumer JM, Wong DD, Dubovik S, Michel CM, Schnider A. Localization of cortico-peripheral coherence with electroencephalography. Neuroimage. 2011 Aug 15;57(4):1348-57. doi: 10.1016/j.neuroimage.2011.05.076. Epub 2011 Jun 7.
- Dubovik S, Pignat JM, Ptak R, Aboulafia T, Allet L, Gillabert N, Magnin C, Albert F, Momjian-Mayor I, Nahum L, Lascano AM, Michel CM, Schnider A, Guggisberg AG. The behavioral significance of coherent resting-state oscillations after stroke. Neuroimage. 2012 May 15;61(1):249-57. doi: 10.1016/j.neuroimage.2012.03.024. Epub 2012 Mar 13.
- Paszkiel S, Dobrakowski P, Lysiak A. The Impact of Different Sounds on Stress Level in the Context of EEG, Cardiac Measures and Subjective Stress Level: A Pilot Study. Brain Sci. 2020 Oct 13;10(10):728. doi: 10.3390/brainsci10100728.
- Freyer F, Reinacher M, Nolte G, Dinse HR, Ritter P. Repetitive tactile stimulation changes resting-state functional connectivity-implications for treatment of sensorimotor decline. Front Hum Neurosci. 2012 May 23;6:144. doi: 10.3389/fnhum.2012.00144. eCollection 2012.
- Allaman L, Mottaz A, Guggisberg AG. Disrupted resting-state EEG alpha-band interactions as a novel marker for the severity of visual field deficits after brain lesion. Clin Neurophysiol. 2021 Sep;132(9):2101-2109. doi: 10.1016/j.clinph.2021.05.029. Epub 2021 Jun 28.
- Allaman L, Mottaz A, Kleinschmidt A, Guggisberg AG. Spontaneous Network Coupling Enables Efficient Task Performance without Local Task-Induced Activations. J Neurosci. 2020 Dec 9;40(50):9663-9675. doi: 10.1523/JNEUROSCI.1166-20.2020. Epub 2020 Nov 6.
- Manuel AL, Guggisberg AG, Theze R, Turri F, Schnider A. Resting-state connectivity predicts visuo-motor skill learning. Neuroimage. 2018 Aug 1;176:446-453. doi: 10.1016/j.neuroimage.2018.05.003. Epub 2018 May 4.
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 (Geschat)
Laatste update ingediend die voldeed aan QC-criteria
Laatst geverifieerd
Meer informatie
Termen gerelateerd aan deze studie
Aanvullende relevante MeSH-voorwaarden
Andere studie-ID-nummers
- 2022-00976
Plan Individuele Deelnemersgegevens (IPD)
Bent u van plan om gegevens van individuele deelnemers (IPD) te delen?
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 .