Obszary mózgu zaangażowane w pamięć dźwięku i słowa mówionego

Cel:

Ludzie są jedynymi zwierzętami, które używają języka do komunikowania się ze sobą. Oprócz wielu innych wymagań, ludzie potrzebują doskonałej długoterminowej pamięci słuchowej, aby móc opanować skomplikowane zadanie nauki języka. Nadal nie do końca wiadomo, które regiony mózgu biorą udział w przekazywaniu bodźców słuchowych do pamięci długotrwałej. Celem tej propozycji badawczej jest zbadanie, czy struktury mózgu, o których wiadomo, że są niezbędne w produkcji języka, odgrywają również ważną rolę w kodowaniu bodźców słuchowych w pamięci długotrwałej.

Badana populacja:

Proponujemy zastosowanie powtarzalnej przezczaszkowej stymulacji magnetycznej (rTMS) w celu zbadania roli

czołowe i skroniowo-ciemieniowe obszary korowe w przechowywaniu bodźców słuchowych w pamięci długotrwałej. Całe badanie będzie obejmowało trzy eksperymenty. Każdy z trzech eksperymentów będzie składał się z jednej do trzech sesji. Sesje 1 i 2 będą obowiązkowe w każdym eksperymencie. Sesja 3 będzie wymagana tylko w przypadku uzyskania pozytywnych wyników w sesji 2. Każdy uczestnik może wziąć udział tylko w jednym z trzech zaplanowanych eksperymentów.

W eksperymencie 1 zbadamy potencjalną rolę ośrodka Broki w pamięci słuchowej. Jeśli stwierdzimy, że rTMS w obszarze Broki zakłóca wykonanie zadania pamięciowego, przeprowadzimy kontrolę (sesja 3), aby ustalić, czy upośledzenie było rzeczywiście spowodowane zakłóceniem percepcji bodźca, a nie pamięci jako takiej. Przeprowadzimy Eksperyment 2, aby zbadać możliwą rolę regionu Wernickego w pamięci słuchowej. Przeprowadzimy Eksperyment 3, aby zbadać rolę brzusznej kory przedruchowej (PMv) w pamięci słuchowej.

W eksperymencie 2 i 3 przeprowadzimy również tę samą sesję kontrolną 3, jak w eksperymencie 1, jeśli rTMS upośledza wykonanie zadania pamięci słuchowej. Wszystkie eksperymenty będą składać się z dwóch sesji i dodatkowej, trzeciej sesji, jeśli zostanie wykryte upośledzenie wywołane przez rTMS. W takim przypadku wszyscy uczestnicy zostaną wezwani z powrotem do eksperymentu kontrolnego. Podczas sesji 1 zostanie przeprowadzone badanie neurologiczne oraz kliniczne, anatomiczne i czynnościowe MRI (obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego) (funkcjonalne MRI dla drugiego powtórzenia eksperymentu 1 i dla eksperymentu 3). W sesji 2 rTMS zostanie użyty w celu tymczasowego zakłócenia funkcji ośrodka Broca (eksperyment 1), TPJ (eksperyment 2) lub PMv (eksperyment 3), podczas gdy uczestnicy wykonują zadanie pamięciowe rozpoznawania słuchowego. Poprzez tymczasowe zakłócenie funkcjonowania kory w tych zlokalizowanych regionach będziemy w stanie określić, czy ich funkcja jest kluczowa dla kodowania bodźców słuchowych w pamięci długotrwałej. W sesji kontrolnej, która zostanie przeprowadzona tylko wtedy, gdy zadanie eksperymentalne przyniesie pozytywny wynik (tj. upośledzenie), przetestujemy percepcję słuchową, prosząc uczestników o dokonanie takich samych/odmiennych ocen par bodźców (podobnych do tych zastosowanych w sesji 2) przedstawionych z bardzo krótkim opóźnieniem przy użyciu tej samej procedury rTMS, co w sesji 2.

Poprzez poprawkę chcemy rozszerzyć sesję 1, aby obejmowała funkcjonalne obrazowanie MRI (fMRI) zaprojektowane w celu identyfikacji i udoskonalenia celów do zakłócenia przez rTMS w kolejnej sesji: obszar Broki (eksperyment 1) i PMv (eksperyment 3). W szczególności zamierzamy (1) powtórzyć Eksperyment 1 zatwierdzonego protokołu z wykorzystaniem lokalizacji fMRI u dodatkowych 15 osób oraz (2) kontynuować Eksperyment 3 zgodnie z opisem w oryginalnym protokole, również z dodaniem lokalizacji fMRI. Wstępne wyniki w eksperymencie 1 (obszar Broki) okazały się mało istotne, prawdopodobnie dlatego, że anatomiczne punkty orientacyjne są niespójne między badanymi (np. Amunts i in., 1999); lokalizator fMRI u każdego pacjenta mógłby zmniejszyć tę zmienność. Inaczej niż w poprzednim protokole, sesji 1 nie można pominąć, jeśli pacjent miał badanie neurologiczne i MRI w ciągu ostatniego roku (egzamin można pominąć, ale wszyscy badani będą potrzebować fMRI). Maksymalna liczba sesji na eksperyment pozostanie niezmieniona i wynosi trzy: 1) wstępne badanie i anatomiczny/funkcjonalny MRI, 2) rTMS i 3) sesja kontrolna tylko wtedy, gdy zaobserwowany zostanie znaczący efekt rTMS.

W drodze poprawki chcemy również uznać trzy eksperymenty za niezależne, a nie każdy zależny od wyniku poprzedniego eksperymentu (eksperymentów). Jak opisano poniżej (sekcje 2.3-2.5), dowody eksperymentalne implikują wszystkie trzy regiony w badanej sieci słuchowo-motorycznej. Wstępne dowody wskazują na pozytywny efekt w eksperymencie 2 (TPJ), ale to nie czyni eksperymentu 3 dyskusyjnym. Dlatego chcemy zastosować rTMS ukierunkowany na fMRI do obszaru Broki i PMv w niezależnych eksperymentach.

Mierniki rezultatu:

W sesji 2 głównym miernikiem wyniku będzie liczba prawidłowo zapamiętanych bodźców słuchowych. Drugorzędnym wyjściem będzie czas reakcji podczas fazy rozpoznawania eksperymentu.

W eksperymencie kontrolnym (jeśli został przeprowadzony) podstawową miarą wyniku będzie liczba poprawnych takich samych/różnych ocen, a ponownie miarą drugorzędną będzie czas reakcji.