Poprawa zrozumiałości mowy za pomocą przezczaszkowej stymulacji prądem zmiennym (tACS) (StimSpeechCom)

Kontekst i uzasadnienie W Europie 71 milionów ludzi – 16% populacji – cierpi na problemy ze słuchem. Jedną z głównych konsekwencji upośledzenia słuchu jest zmniejszona zdolność rozumienia mowy, zwłaszcza w trudnych warunkach akustycznych, takich jak pogłos lub hałaśliwe otoczenie.

Proponowany projekt ma na celu poszerzenie naszej wiedzy na temat mechanizmów, które można wykorzystać do wspomagania rozumienia mowy w trudnych warunkach akustycznych oraz sposobów ich wzmocnienia u osób z uszkodzonym słuchem i starszych słuchaczy.

W tym celu zostaną przetestowane kompensacyjne mechanizmy nerwowe integracji artykulacyjno-ruchowej poprzez zastosowanie przezczaszkowej stymulacji prądem przemiennym (tACS) nad vMC.

Cel(e) Ogólnym celem badania jest rzucenie światła na mechanizmy kompensacyjne wspierające rozumienie mowy w warunkach wymagających percepcji.

Eksperyment 1 do 3 Głównym celem jest sprawdzenie przydatności integracji słuchowo-ruchowej w zakresie rozumienia mowy z obniżonym poziomem trudności.

Jednym z drugorzędnych celów jest ocena interakcji między poziomem degradacji DS a poprawą wydajności wywołaną przez tACS. Kolejnym celem drugorzędnym jest zbadanie potencjalnych różnic w poprawie wywołanej przez tACS u młodszych i starszych słuchaczy z uszkodzonym słuchem.

Eksperyment 4 Głównym celem jest przetestowanie użyteczności koherencji mózgowo-akustycznej dla rozumienia SIN. Drugim celem Eksperymentu 4 jest sprawdzenie, czy spójność mózgowo-akustyczna odzwierciedla przetwarzanie na poziomie sylaby.

Rozważania statystyczne:

Dla wszystkich eksperymentów zostaną przeprowadzone ANOVA z powtarzanymi pomiarami efektów mieszanych. Sparowane testy t skorygowane o wielokrotne porównania zostaną zastosowane do porównań posthoc.

Liczba uczestników z uzasadnieniem

Analizy mocy przeprowadzono oddzielnie dla każdego eksperymentu przy założeniu pośredniej wielkości efektu. Wynik analizy mocy sugeruje minimalną łączną wielkość próby dla Eksperymentów 1 na 30, dla Eksperymentów 2+3 na 50 i 60 dla Eksperymentu 4.

Eksperyment 1 Wynik analizy mocy sugeruje minimalną łączną wielkość próby 30 młodszych uczestników.

Eksperyment 2-3 Wynik analizy mocy sugeruje minimalną łączną wielkość próby 50, w tym 25 młodszych i 25 starszych uczestników; Eksperyment 4 Wynik analizy mocy sugeruje minimalną całkowitą wielkość próby 60, w tym 30 młodszych i 30 starszych uczestników eksperymentu.

Postępowanie z brakującymi danymi i odpadami Osoby, które odpadły, a także uczestnicy, którzy muszą zostać wykluczeni ze względu na progi słyszenia poniżej normy określone na podstawie wstępnej selekcji, zostaną zastąpieni przez nowo zrekrutowanych uczestników. W przypadku braku danych, analizy przeprowadzane są na dostępnych danych. Dane dotyczące rezygnacji zostaną przeanalizowane i zanonimizowane po zakończeniu analizy danych.

Interwencja w badaniu

Główną interwencją badaną jest stymulacja tACS. Zostaną użyte dwa protokoły stymulacji.

Protokół stymulacji 1 (SP1) zastosowany w Eksperymentach 1-3 obejmuje ciągłą stymulację o wysokiej częstotliwości (2 kHz). W eksperymencie 1 dodatek SP1 zostanie zastosowany online (podczas nagrywania aMEP). W eksperymentach 2-3 SP1 zostanie zastosowany w trybie offline (przed rozpoczęciem zadania) przez 20 minut.

Protokół Stymulacji 2 (SP2) zastosowany w Eksperymencie 4 obejmuje stymulację online (podczas wykonywania zadania) otoczką mowy (env) o niskiej częstotliwości (1-8 Hz).

We wszystkich eksperymentach intensywność stymulacji będzie wynosić 2 mA (wartość międzyszczytowa, odpowiadająca fali sinusoidalnej o amplitudzie ±1 mA).

Stymulacja będzie dostarczana przez przewodzące gumowe elektrody umieszczone nad brzuszną korą ruchową (vMC). Elektrody zostaną umieszczone zgodnie z Międzynarodowym Systemem EEG 10-20 w celu identyfikacji docelowej lokalizacji.

Ponadto w eksperymencie 1 zostanie zastosowana stymulacja TMS w celu pomiaru artykulacyjnych motorycznych potencjałów wywołanych (aMEP).

Intensywność stymulacji będzie wynosić 120% indywidualnego progu motorycznego uczestników [3].

Jednofazowy pojedynczy impuls TMS zostanie zastosowany na korze ruchowej wargi w vMC w celu wywołania aMEP.

Procedury Studiów

Wstępne badania przesiewowe

• ocena kryteriów włączenia/wyłączenia
• zbieranie informacji demograficznych

Badanie przesiewowe słuchu i percepcji mowy

• Badanie przesiewowe progu słyszenia
• Próg odbioru mowy
• Próg odbioru tekstu

Subiektywny poziom zrozumiałości Przed sesją eksperymentalną każdego eksperymentu zostanie oceniony subiektywny poziom zrozumiałości w celu oszacowania poziomów degradacji, które dają rozpoznawanie na poziomie 75% (łatwy), 50% (średni) i 25% (trudny). Degradacja przybierze formę wokodowania szumu, co pozwala na parametryczną manipulację zrozumiałością mowy. Jest to manipulacja, która redukuje widmową treść mowy, bez wpływu na jej czasową treść. Wynik przypomina ochrypły szept robota.

Eksperyment 1:

Każdy uczestnik przechodzi dwie sesje tACS: sesję eksperymentalną z tACS online przy 2kHz oraz sesję kontrolną, w której dostarczana jest pozorowana stymulacja, każda trwająca 20 minut (kolejność sesji jest przeciwstawna). Podczas eksperymentu aMEP indukowane TMS będą rejestrowane z mięśni warg uczestników.

Eksperyment 2:

Każdy uczestnik przechodzi dwie sesje tACS: sesję eksperymentalną, w której dostarczany jest tACS 2kHz oraz sesję kontrolną, w której dostarczana jest pozorowana stymulacja, każda trwająca 10 minut (kolejność sesji jest równoważona). W ciągu 20 minut po każdej sesji tACS uczestnicy usłyszą bodźce mowy zdegradowane na różnych poziomach zrozumiałości. Zostaną poproszeni o jak najszybszą transkrypcję usłyszanych słów (za pomocą klawiatury komputera) i maksymalnie 10 sekund na element. Zostanie im przedstawionych po 30 słów o niskim, średnim i wysokim poziomie degradacji oraz 30 wyraźnych bodźców w losowej kolejności.

Eksperyment 3:

Wyjściowe rozumienie mowy w kodowaniu szumów przez uczestników (opis procedury znajduje się w części 3.2) zostanie ocenione przy użyciu tej samej procedury testowej, co w eksperymencie 1. W grupie eksperymentalnej tACS z takimi samymi ustawieniami jak opisano powyżej (SP1) zostanie użyty do wywołania zwiększonej pobudliwości motoryki artykulacyjnej; w grupie kontrolnej zostanie dostarczony pozorowany tACS. W ciągu następnych 20 minut uczestnicy przejdą szkolenie z mowy zakodowanej hałasem. Trening będzie składał się z 250 słów przedstawionych w parach, najpierw wyraźne wystąpienie słowa, a następnie jego zdegradowany odpowiednik, 200 ms po przesunięciu wyraźnego słowa. Pary słów zostaną przedstawione z interwałem jittered między próbami (ITI) wynoszącym 1500 ± 500 ms. Wykazano, że ten rodzaj prezentacji może być bardzo skuteczny w szybkiej poprawie rozumienia słów zakodowanych za pomocą szumu: po prezentacji 120 pozycji (prezentacja zajmuje około 10 minut) dokładność identyfikacji słów przez uczestników poprawiła się z około 20% do ponad 30 % [4]. Rozumienie słów wymawianych przy pomocy szumu zostanie ponownie ocenione po treningu.

Eksperyment 4:

Uczestnicy przechodzą dwie sesje tACS, podczas których zostaną przetestowani pod względem rozumienia DS, podczas gdy przejdą albo env-tACS, albo odwrócone w czasie próby env-tACS, przeplatane próbami pozorowanej stymulacji. Podobnie jak w eksperymencie 1, uczestnikom zostanie przedstawionych 30 bodźców zdegradowanych do każdego z trzech różnych stopni oraz 30 wyraźnych bodźców i zostaną poproszeni o przepisanie usłyszanych słów w ciągu 10 sekund.

Dalsze aspekty Ogólne względy etyczne Badanie może mieć zarówno wartość naukową, związaną z lepszym zrozumieniem mechanizmów kompensacyjnych wspierających obniżone rozumienie mowy, jak i wartość społeczną, ponieważ jego wyniki mogą stanowić podstawę do opracowania nowych strategii interwencyjnych mających na celu przezwyciężenie niedosłuchu upośledzenia lub informować o poprawie istniejących. Wyniki badania można uogólnić na wiele (jeśli nie większość) sytuacji słuchania w warunkach percepcyjnych, takich jak upośledzenie słuchu. Biorąc pod uwagę, że największe społeczne obciążenia związane z upośledzeniem słuchu są związane z normalnym ubytkiem słuchu związanym z wiekiem (tj.

Oświadczenie o dobrej praktyce klinicznej (GCP) To badanie zostanie przeprowadzone zgodnie z protokołem, aktualną wersją Deklaracji Helsińskiej, Międzynarodową Konferencją na temat Harmonizacji-GCP, Szwajcarską ustawą o badaniach na ludziach, a także innymi lokalnymi wymogami prawnymi i regulacyjnymi

Ocena ryzyka i korzyści Nie ma ryzyka związanego z samymi interwencjami w badaniu, o ile przestrzegane są kryteria wykluczenia, z wyjątkiem rzadkich łagodnych i przejściowych skutków stymulacji tACS. Nie przewiduje się również ryzyka związanego z nieautoryzowanym dostępem do danych przez osoby trzecie lub niechcianą identyfikacją uczestników.

Badania nie oczekują natychmiastowych korzyści dla uczestnika. Jednak uczestnicy (i wszyscy inni) mogą odnieść korzyści z potencjalnie silnych wartości naukowych i społecznych badania wynikających z lepszego zrozumienia (kompensacyjnych) mechanizmów neuronalnych zaangażowanych w utrudnianie percepcji mowy i urządzeń medycznych (np. aparatów słuchowych), które mogą następować po .

Kontrola jakości i ochrona danych Środki jakości W celu zapewnienia dobrej jakości danych, wszyscy członkowie projektu są szkoleni we wszystkich ważnych aspektach związanych z badaniem. Personel otrzyma teoretyczną i praktyczną wiedzę na temat konkretnego urządzenia do nieinwazyjnej elektrycznej stymulacji mózgu, a także protokołu eksperymentalnego stosowanego w konkretnym eksperymencie, w którym jest zaangażowany, poprzez staranne rozważenie protokołu eksperymentalnego i przeprowadzenie sesji ćwiczeniowych. Aby zapewnić, że dane nie zostaną utracone lub uszkodzone, będą one przechowywane podwójnie. Badacz będzie przeprowadzał regularne kontrole jakości danych.

W celu zapewnienia jakości sponsor, Komisja Etyki lub niezależny obserwator badania mogą odwiedzić ośrodki badawcze. Przy takich okazjach udzielany jest bezpośredni dostęp do danych źródłowych i wszelkich plików związanych z opracowaniem. Wszystkie zaangażowane strony zachowują w ścisłej poufności dane uczestników.

Rejestracja danych i dane źródłowe

Elektroniczny formularz zgłoszenia przypadku (e-CRF) będzie przechowywany dla:

• uczestników, którzy zostali włączeni* i pomyślnie ukończyli badanie
• uczestnicy, którzy zostali włączeni* do badania, ale musieli zostać wykluczeni z powodu niedosłuchu poniżej normy stwierdzonego podczas wstępnej selekcji (uczestnicy są świadomi tej możliwości, ponieważ zostanie to określone zarówno w karcie informacyjnej uczestnika, jak iw świadomej zgodzie) *włączenie ustala się poprzez podpisanie formularza zgody. Do obowiązków badacza należy upewnienie się, że wszystkie dane w trakcie badania zostaną całkowicie i poprawnie wprowadzone do odpowiedniej bazy danych. Niezbędne dokumenty należy przechowywać przez co najmniej 10 lat po regularnym zakończeniu lub przedwczesnym zakończeniu danego badania (art. 25 der KlinV). e-CRF nie będą identyfikować uczestników na podstawie ich imienia i nazwiska ani daty urodzenia, ale zapewnią odpowiednie identyfikatory identyfikacyjne zakodowane na atrapach. e-CRF będą przechowywane w arkuszu Excel chronionym hasłem i będą dostępne tylko dla upoważnionego personelu, który potrzebuje danych do wypełnienia swoich obowiązków w zakresie badania. Kierownik projektu będzie kontrolował poprawność wprowadzania danych do bazy danych.

Dokumentami źródłowymi w tym badaniu są dane demograficzne, formularze świadomej zgody, numery randomizacji, (S)AE oraz wyniki odpowiednich badań. Dane zapisane w e-CRF to zanonimizowany identyfikator uczestnika, wiek, data uczestnictwa, kryteria włączenia i wyłączenia, progi słyszenia, przypisane warunki i subiektywna ocena leczenia.

Poufność i kodowanie Dane próbne i uczestników będą traktowane z najwyższą dyskrecją i będą dostępne tylko dla upoważnionego personelu, który potrzebuje tych danych do wypełnienia swoich obowiązków w zakresie badania. W CRF i innych dokumentach związanych z badaniem uczestnicy są identyfikowani wyłącznie na podstawie niepowtarzalnego numeru uczestnika, przechowywanego na liście identyfikacyjnej uczestnika.

W celu ochrony przed nieuprawnionym lub przypadkowym ujawnieniem, zmianą, usunięciem, kopiowaniem i kradzieżą, ale jednocześnie w celu zapewnienia identyfikowalności (ścieżka audytu; ClinO, art. 18), badacz będzie przechowywać listę identyfikacyjną uczestnika w dwóch formatach. Wersja elektroniczna będzie przechowywana w bezpiecznym folderze sieciowym odpowiedzialnego ośrodka badawczego (Uniwersytet w Zurychu (UZH) lub Inselspital Bern), do którego dostęp mają tylko badacze. Ponadto wersja papierowa będzie zamknięta w budynku Instytutu Psychologii UZH i dostępna tylko dla badacza.

Przechowywanie i niszczenie danych z badania Wszystkie dane z badania są archiwizowane przez 10 lat po zakończeniu badania lub przedwczesnym zakończeniu badania. Wszystkie dane badawcze (w tym cyfrowe kopie dokumentów fizycznych) będą przechowywane w dwóch archiwach, aby zagwarantować dostępność kopii zapasowej na wypadek uszkodzenia, nieprawidłowej modyfikacji lub utraty plików w jednym z archiwów. Tym samym dane będą przechowywane w bezpiecznym folderze sieciowym UZH, do którego dostęp mają tylko uczestnicy projektu i tylko w ramach sieci Uniwersytetu w Zurychu oraz w chronionym hasłem folderze dysku twardego (HDD). Jeżeli przed zakończeniem badania udostępniona zostanie centralna kopia zapasowa UZH, dane z dysku twardego zostaną tam przeniesione. Dane papierowe (tj. świadoma zgoda i kwestionariusze) zostaną zamknięte w budynku UZH.

Monitorowanie i rejestracja Ze względu na niskie ryzyko związane z tym badaniem zastosowany zostanie wewnętrzny monitoring badania: główny badacz będzie regularnie sprawdzał protokół, dane i świadome zgody uzyskane przez uczestników projektu pod kątem dokładności i zapewni, że żadnych danych nie brakuje i przechowywania danych zgodnie z protokołem. Dane/dokumenty źródłowe będą dostępne dla monitorujących, a odpowiedzi na pytania będą udzielane podczas monitoringu.

Badanie zostanie również zarejestrowane w języku narodowym (niemieckim) w szwajcarskim krajowym portalu badań klinicznych (SNCTP) za pośrednictwem BASEC.

Finansowanie/Publikacja/Deklaracja zainteresowania Badanie jest w pełni finansowane przez Szwajcarską Narodową Fundację Nauki (SNSF). Po przeprowadzeniu analiz statystycznych każdego eksperymentu kierownik projektu udostępni nieopublikowane, nierecenzowane preprinty za pośrednictwem ogólnodostępnego portalu (np. BioRχive®) i dołoży wszelkich starań, aby opublikować dane w naukowej, recenzowanej dziennik. Tylko dane niekliniczne będą udostępniane w formie zanonimizowanej. Wyniki badań zostaną przekazane uczestnikom, jeśli zaznaczą, że chcą być informowani o wynikach badań.

Wszyscy uczestnicy projektu deklarują brak konfliktu interesów.