Hjerneområder involvert i lyd- og taleminne

Objektiv:

Mennesker er de eneste dyrene som bruker språk for å kommunisere med hverandre. Blant mange andre krav trenger mennesker utmerket auditiv langtidshukommelse for å kunne mestre den kompliserte oppgaven det er å lære et språk. Det er fortsatt ikke helt forstått hvilke hjerneregioner som er involvert i å overføre auditive stimuli til langtidshukommelsen. Målet med dette forskningsforslaget er å undersøke om hjernestrukturer som er kjent for å være essensielle i språkproduksjon også spiller en viktig rolle i koding av auditive stimuli inn i langtidshukommelsen.

Studiepopulasjon:

Vi foreslår å bruke repeterende transkraniell magnetisk stimulering (rTMS) for å undersøke rollen til

frontale og temporoparietale kortikale områder ved lagring av auditive stimuli i langtidshukommelsen. Hele studien vil omfatte tre eksperimenter. Hvert av de tre eksperimentene vil bestå av én til tre økter. Økt 1 og 2 vil være obligatoriske i hvert eksperiment. Økt 3 vil kun være nødvendig hvis positive resultater oppnås i økt 2. Hver deltaker kan bare delta i ett av de tre planlagte eksperimentene.

I eksperiment 1 vil vi undersøke den potensielle rollen til Brocas område i auditiv hukommelse. Hvis vi finner ut at rTMS i Brocas område forstyrrer ytelsen på hukommelsesoppgaven, vil vi gjennomføre en kontroll (sesjon 3) for å avgjøre om svekkelsen faktisk skyldtes forstyrrelse av stimuluspersepsjon i stedet for hukommelse i seg selv. Vi vil gjennomføre eksperiment 2 for å undersøke den mulige rollen til Wernickes region i auditiv hukommelse. Vi vil gjennomføre eksperiment 3 for å undersøke rollen til den ventrale premotoriske cortex (PMv) i auditiv hukommelse.

I eksperiment 2 og 3 vil vi også gjennomføre samme kontrolløkt 3, som i eksperiment 1 hvis rTMS svekker ytelsen på den auditive minneoppgaven. Alle eksperimenter vil bestå av to økter og en ekstra, tredje økt hvis rTMS-indusert svekkelse blir funnet. I så fall vil alle deltakerne bli kalt tilbake for kontrolleksperimentet. Under økt 1 vil det bli utført en nevrologisk undersøkelse og en klinisk, anatomisk og funksjonell MR (Magnetic Resonance Imaging) vil bli tatt (funksjonell MR for andre repetisjon av forsøk 1 og for forsøk 3). I økt 2 vil rTMS bli brukt i et forsøk på å midlertidig forstyrre funksjonen til Brocas område (eksperiment 1), TPJ (eksperiment 2) eller PMv (eksperiment 3) mens deltakerne utfører en auditiv gjenkjenningsminneoppgave. Ved å midlertidig forstyrre kortikal funksjon i de lokaliserte regionene, vil vi kunne avgjøre om funksjonen deres er avgjørende for å kode auditive stimuli inn i langtidshukommelsen. I kontrolløkten, som bare skal utføres hvis den eksperimentelle oppgaven gir et positivt resultat (dvs. svekkelse), vil vi teste auditiv persepsjon ved å be deltakerne om å gjøre samme/forskjellige vurderinger av stimuluspar (lignende de som ble brukt i økt 2) presentert med en veldig kort forsinkelse mens du bruker samme rTMS-rutine som i økt 2.

Ved endring ønsker vi å utvide økt 1 til å inkludere funksjonell MR (fMRI)-avbildning designet for å identifisere og avgrense målene for forstyrrelse av rTMS i den påfølgende økten: Brocas område (eksperiment 1) og PMv (eksperiment 3). Spesifikt har vi til hensikt å (1) gjenta eksperiment 1 av den godkjente protokollen ved bruk av fMRI-lokalisering i ytterligere 15 forsøkspersoner, og (2) fortsette med eksperiment 3 som beskrevet i den opprinnelige protokollen, også med tillegg av fMRI-lokalisering. De første resultatene i eksperiment 1 (Brocas område) falt like under betydning, muligens fordi anatomiske landemerker er inkonsistente mellom forsøkspersonene (f.eks. Amunts et al., 1999); en fMRI-lokalisator i hvert individ kan redusere denne variasjonen. I motsetning til i forrige protokoll, kan ikke økt 1 hoppes over dersom forsøkspersonen har hatt en nevrologisk undersøkelse og MR det siste året (undersøkelsen kan hoppes over, men alle forsøkspersoner vil trenge fMRI). Maksimalt antall økter per eksperiment vil forbli uendret ved tre: 1) inntaksundersøkelse og anatomisk/funksjonell MR, 2) rTMS og 3) en kontrolløkt bare hvis en signifikant effekt av rTMS observeres.

Ved endring ønsker vi også å betrakte de tre eksperimentene for å være uavhengige, i stedet for hver betinget av utfallet av forrige forsøk. Som skissert nedenfor (avsnitt 2.3-2.5), eksperimentelle bevis impliserer alle tre regionene i det auditive-motoriske nettverket som studeres. Foreløpige bevis indikerer en positiv effekt i eksperiment 2 (TPJ), men dette gjør ikke eksperiment 3 uklart. Derfor ønsker vi å bruke fMRI-målrettet rTMS til Brocas område, og PMv, i uavhengige eksperimenter.

Utfallsmål:

I økt 2 vil det primære utfallsmålet være antall korrekt huskede auditive stimuli. Sekundær utgang vil være reaksjonstid under gjenkjenningsfasen av eksperimentet.

I kontrolleksperimentet (hvis utført) vil det primære utfallsmålet være antall korrekte samme/forskjellige vurderinger, og igjen vil reaksjonstiden være det sekundære målet.