Forbedre taleforståelighet ved å bruke transkraniell vekselstrømstimulering (tACS) (StimSpeechCom)

Bakgrunn og begrunnelse I Europa lider 71 millioner mennesker - 16 % av befolkningen - av hørselsvansker. En av de store konsekvensene av hørselshemning er redusert taleforståelse, spesielt under akustisk utfordrende forhold som i miljøer med gjenklang eller støy.

Det foreslåtte prosjektet er ment å utvikle vår forståelse av mekanismene som kan utnyttes for å støtte taleforståelse under utfordrende lytteforhold, og hvordan de kan forbedres hos hørselshemmede og eldre lyttere.

For dette formål vil de kompenserende nevrale mekanismene for artikulatorisk-motorisk integrasjon bli testet ved å bruke transkraniell vekselstrømstimulering (tACS) over vMC.

Mål Det overordnede målet med studien er å belyse de kompenserende mekanismene som støtter taleforståelse under perseptuelt utfordrende forhold.

Eksperiment 1 til 3 Hovedmålet er å teste nytten av auditiv-motorisk integrasjon for degradert taleforståelse (DS).

Et sekundært mål er å vurdere interaksjonen mellom nedbrytningsnivået av DS og tACS-indusert forbedring av ytelsen. Et annet sekundært mål er å utforske potensielle forskjeller mellom tACS-induserte forbedringer hos yngre og eldre hørselshemmede lyttere.

Forsøk 4 Hovedmålet er å teste nytten av cerebro-akustisk koherens for SIN-forståelse. Det sekundære målet med eksperiment 4 er å teste om cerebro-akustisk koherens gjenspeiler prosessering på stavelsesnivå.

Statistiske vurderinger:

For alle eksperimenter vil ANOVA-er for gjentatte tiltak med blandet effekt bli utført. Parede t-tester korrigert for flere sammenligninger vil bli brukt for posthoc sammenligninger.

Antall deltakere med begrunnelse

Effektanalyser ble utført separat for hvert eksperiment, forutsatt en mellomeffektstørrelse. Resultatet av kraftanalysen antyder at den minimale totale prøvestørrelsen for eksperiment 1 er 30, for eksperiment 2+3 til 50 og 60 for eksperiment 4.

Eksperiment 1 Resultatet av kraftanalysen antyder en minimal total prøvestørrelse på 30 yngre deltakere.

Eksperiment 2-3 Resultatet av kraftanalysen antyder en minimal total prøvestørrelse på 50, inkludert 25 yngre og 25 eldre deltakere; Eksperiment 4 Resultatet av kraftanalysen antyder en minimal total prøvestørrelse på 60, ​​inkludert 30 yngre og 30 eldre deltakere i eksperimentet.

Håndtering av manglende data og frafall Frafall samt deltakere som må ekskluderes på grunn av subnormale hørselsgrenser som bestemt ved forhåndstestscreening vil bli erstattet av nyrekrutterte deltakere. Ved manglende data gjøres analysene med tilgjengelige data. Data om frafall vil bli analysert og anonymisert ved avslutning av dataanalyse.

Studieintervensjon

Hovedstudieintervensjonen er tACS-stimulering. To stimuleringsprotokoller vil bli brukt.

Stimuleringsprotokoll 1 (SP1) brukt i forsøk 1-3 involverer kontinuerlig høyfrekvent (2 kHz) stimulering. I eksperiment 1 vil SP1 bli brukt online (under aMEP-opptak). I forsøk 2-3 vil SP1 bli brukt offline (før starten av oppgaven) i løpet av 20 minutter.

Stimuleringsprotokoll 2 (SP2) brukt i eksperiment 4, involverer online (under oppgaveutførelse) lavfrekvent tale-konvolutt (env) tACS-stimulering (1-8Hz).

I alle forsøk vil stimuleringsintensiteten være 2 mA (topp-til-topp verdi, tilsvarende en sinusbølge på ±1 mA amplitude).

Stimulering vil bli levert gjennom ledende gummielektroder plassert over den ventrale motoriske cortex (vMC). Elektrodene vil bli plassert i henhold til 10-20 International EEG System for å identifisere målstedet.

I tillegg vil TMS-stimulering bli brukt i eksperiment 1 for å måle artikulatoriske motor-fremkalte potensialer (aMEPs).

Stimuleringsintensiteten vil være 120 % av den individuelle motoriske terskelen til deltakerne [3].

Monofasisk enkeltpuls-TMS vil bli brukt over leppemotorbarken i vMC for å indusere aMEPs.

Studieprosedyrer

Forhåndsvisning

• vurdering av inkluderings-/eksklusjonskriteriene
• innsamling av demografisk informasjon

Screening av audition og taleoppfatning

• Screening av hørselsterskelen
• Talemottaksterskel
• Tekstmottaksterskel

Subjektivt forståelighetsnivå Før den eksperimentelle økten av hvert eksperiment, vil det subjektive forståelighetsnivået bli vurdert, for å estimere degraderingsnivåene som gir gjenkjenningsytelse på 75 % (lett), 50 % (middels) og 25 % (vanskelig). Degradering vil ta form av støyvokoding, som tillater parametrisk manipulering av taleforståelighet. Dette er en manipulasjon som reduserer det spektrale innholdet i tale, uten å påvirke dets tidsmessige innhold. Resultatet ligner en hes robot hvisking.

Eksperiment 1:

Hver deltaker gjennomgår to tACS-økter: en eksperimentell økt med online tACS ved 2kHz, og en kontrolløkt, der sham-stimulering leveres, hver som varer i 20 minutter (sesjonsrekkefølgen er motvekt). Under eksperimentet vil TMS-induserte aMEPs bli registrert fra deltakernes leppemuskler.

Eksperiment 2:

Hver deltaker gjennomgår to tACS-sesjoner: en eksperimentell økt der 2kHz tACS leveres og en kontrolløkt der sham-stimulering leveres, hver som varer i 10 minutter (sesjonsrekkefølgen er motvekt). I løpet av den 20-minutters perioden etter hver tACS-økt, vil deltakerne høre talestimuli degradert på ulike nivåer av forståelighet. De vil bli bedt om å transkribere ordene de hører (ved hjelp av et datatastatur) så raskt som mulig, og med maksimalt 10s per vare. De vil bli presentert med 30 ord på hvert av lavt, middels og høyt nivå av nedbrytning samt 30 tydelige stimuli, i tilfeldig rekkefølge.

Eksperiment 3:

Deltakernes baseline støy-vokodede taleforståelse (for en beskrivelse av prosedyren se avsnitt 3.2) vil bli vurdert ved å bruke samme testprosedyre som i eksperiment 1. I en eksperimentell gruppe vil tACS med samme innstillinger som beskrevet ovenfor (SP1) bli brukt for å indusere økt artikulatorisk-motorisk eksitabilitet; i en kontrollgruppe vil sham tACS bli levert. I den påfølgende 20-minutters perioden vil deltakerne få opplæring i støy-vokodet tale. Treningen vil bestå av 250 ord presentert i par, først en tydelig forekomst av et ord, deretter dens degraderte motstykket, 200 ms etter forskyvningen av det klare ordet. Ordpar vil bli presentert med et jitter inter-trial interval (ITI) på 1500±500ms. Det har vist seg at denne typen presentasjoner kan være svært effektiv for raskt å forbedre støy-vokodet ordforståelse: med presentasjonen av 120 elementer (som tar rundt 10 minutter å presentere) ble deltakernes nøyaktighet i ordidentifikasjon forbedret fra ca. 20 % til over 30 % [4]. Støy-vokodet ordforståelse vil bli vurdert igjen etter trening.

Eksperiment 4:

Deltakerne gjennomgår to tACS-økter, der de vil bli testet i DS-forståelse mens de mottar enten env-tACS eller tidsreverserte env-tACS-forsøk, sammenflettet av falske stimuleringsforsøk. Som i eksperiment 1 vil deltakerne bli presentert for 30 stimuli degradert til hver av tre forskjellige utstrekninger, og 30 tydelige stimuli og vil bli bedt om å transkribere ordene de hører innen 10 sekunder.

Ytterligere aspekter Overordnede etiske betraktninger Studien har potensial til å bære både en vitenskapelig verdi, assosiert med å forbedre forståelsen av de kompenserende mekanismene som støtter svekket taleforståelse, og en sosial verdi, ettersom resultatene kan informere utviklingen av nye intervensjonsstrategier for å overvinne hørselen. svekkelse eller informere forbedring av eksisterende. Resultatene av studien kan generaliseres til mange (om ikke mest av alle) situasjoner med lytting under perseptuelt utfordrende forhold, som for eksempel hørselshemming. Gitt at de største samfunnsbelastningene med hørselshemning er assosiert med normal aldersrelatert hørselsnedgang (dvs. presbycusis), tar vi sikte på å utvide generaliserbarheten av resultatene til den tredje alderen ved å inkludere et utvalg deltakere fra en eldre populasjon.

Erklæring om god klinisk praksis (GCP) Denne studien vil bli utført i samsvar med protokollen, gjeldende versjon av Helsinki-erklæringen, International Conference on Harmonization-GCP, Swiss Human Research Act samt andre lokalt relevante juridiske og regulatoriske krav

Risiko-nyttevurdering Det er ingen risiko forbundet med selve studieintervensjonene, så lenge eksklusjonskriteriene overholdes, med unntak av sjeldne milde og forbigående effekter av tACS-stimulering. Det forventes heller ikke risiko for uautorisert datatilgang gjennom tredjeparter eller uønsket identifikasjon av deltakere.

Studiene forventer heller ikke umiddelbare fordeler for deltakeren. Imidlertid kan deltakere (og alle andre) dra nytte av de potensielt sterke vitenskapelige og sosiale verdiene til studien som følge av en bedre forståelse av de (kompenserende) nevrale mekanismene som er involvert i utfordrende taleoppfatning og medisinsk utstyr (f.eks. høreapparater) som kan følge .

Kvalitetskontroll og databeskyttelse Kvalitetstiltak For å sikre god datakvalitet får alle prosjektmedlemmene opplæring i alle viktige studierelaterte aspekter. Personell vil bli gitt teoretisk og praktisk kunnskap om den spesifikke ikke-invasive elektriske hjernestimuleringsanordningen, samt eksperimentell protokoll som brukes i det spesielle eksperimentet han/hun er involvert i, gjennom nøye vurdering av den eksperimentelle protokollen og gjennomføringen av øvingsøktene. For å sikre at dataene ikke går tapt eller skades, vil de bli lagret dobbelt. Etterforskeren vil utføre regelmessige kvalitetskontroller av data.

For kvalitetssikring kan sponsoren, den etiske komiteen eller en uavhengig prøveovervåker besøke forskningsstedene. Direkte tilgang til kildedata og alle studierelaterte filer gis ved slike anledninger. Alle involverte parter holder deltakerdataene strengt konfidensielle.

Dataregistrering og kildedata

Et elektronisk saksrapportskjema (e-CRF) vil bli holdt for:

• deltakere som ble inkludert* og fullførte studien
• deltakere som var inkludert* i studien, men som måtte ekskluderes på grunn av subnormal hørsel som bestemt ved forhåndsscreening (deltakerne er klar over denne muligheten, da det vil stå både i deltakerinformasjonsarket og informert samtykke) *inkludering avgjøres ved å signere samtykkeerklæringen. Det er etterforskerens ansvar å sørge for at alle data i løpet av studien blir lagt inn fullstendig og korrekt i den respektive databasen. Viktige dokumenter må oppbevares i minst 10 år etter vanlig avslutning eller for tidlig avslutning av den respektive studien (art. 25 der KlinV). e-CRF-er vil ikke identifisere deltakere ved navn eller fødselsdato, men vil gi passende dummy-kodede identifikasjons-IDer. e-CRF-er vil bli lagret i et passordbeskyttet Excel-ark og vil kun være tilgjengelig for autorisert personell som trenger dataene for å oppfylle sine plikter innenfor rammen av studien. Hovedetterforskeren vil kontrollere riktig dataregistrering i databasen.

Kildedokumenter i denne studien er demografiske data, informerte samtykkeskjemaer, randomiseringstall, (S)AE og resultater fra relevante undersøkelser. Data som registreres i e-CRF-ene er den anonymiserte deltaker-ID, alder, deltakelsesdato, inklusjons- og eksklusjonskriterier, hørselsgrenser, tildelte forhold og subjektiv behandlingsevaluering.

Konfidensialitet og koding Prøve- og deltakerdata vil bli håndtert med ytterste diskresjon og vil kun være tilgjengelig for autorisert personell som trenger dataene for å oppfylle sine plikter innenfor studiens omfang. På CRF-ene og andre studiespesifikke dokumenter identifiseres deltakerne kun med et unikt deltakernummer, lagret i deltakeridentifikasjonslisten.

For å beskytte den mot uautorisert eller utilsiktet avsløring, endring, sletting, kopiering og tyveri, men samtidig sikre sporbarhet (revisjonsspor; ClinO, Art. 18), vil etterforskeren lagre deltakeridentifikasjonslisten i to formater. En elektronisk versjon vil bli lagret i en sikker nettverksmappe til det ansvarlige forskningssenteret (Universitetet i Zürich (UZH) eller Inselspital Bern) som kun er tilgjengelig for etterforskerne. I tillegg vil en papirversjon være låst i Psychologisches Institut-bygningen til UZH og kun tilgjengelig for etterforskeren.

Oppbevaring og ødeleggelse av studiedata Alle studiedata arkiveres i 10 år etter studieavslutning eller for tidlig avslutning av studien. Alle studiedata (inkludert digitale kopier av fysiske dokumenter) vil bli lagret i to arkiver, for å garantere tilgjengeligheten av en sikkerhetskopi i tilfelle filer i et av arkivene blir ødelagt, feil endret eller tapt. Dermed vil data bli lagret på en sikker nettverksmappe i UZH som bare er tilgjengelig for prosjektmedlemmene og bare innenfor University of Zurich-nettverket, så vel som på en mappe på en masselagringsharddisk (HDD) beskyttet med passord. Hvis en sentral UZH-lagringsenhet for sikkerhetskopiering blir tilgjengelig før avslutning av studien, vil data fra harddisken bli flyttet dit. Papirdataene (dvs. informert samtykke og spørreskjemaer) vil bli låst i UZH-bygningen.

Overvåking og registrering På grunn av den lave risikoen forbundet med denne studien, vil en intern studieovervåking bli brukt: hovedetterforskeren vil kontrollere protokollen, dataene og informerte samtykker innhentet av prosjektmedlemmene regelmessig for nøyaktighet og vil sikre at ingen data mangler og datalagring i samsvar med protokollen. Kildedataene/dokumentene vil være tilgjengelige for monitorer og spørsmål vil bli besvart under overvåkingen.

Studien vil også bli registrert på et nasjonalt språk (tysk) i Swiss National Clinical Trial Portal (SNCTP) via BASEC.

Finansiering/Publikasjon/Interesseerklæring Studien er fullt ut finansiert av Swiss National Science Foundation (SNSF). Etter statistiske analyser av hvert eksperiment, vil prosjektlederen gjøre de upubliserte ikke fagfellevurderte forhåndstrykkene tilgjengelige gjennom en åpen tilgangsportal (f.eks. BioRχive®) og vil gjøre sitt ytterste for å publisere dataene i en vitenskapelig, fagfellevurdert tidsskrift. Kun ikke-kliniske data vil bli gjort tilgjengelig i anonymisert form. Prøveresultatene vil bli formidlet til deltakerne dersom de angir at de ønsker å bli informert om studieresultatene.

Alle prosjektmedlemmene erklærer ingen interessekonflikt.