Ustal rolę kory przedruchowej i motorycznej w wspomaganym przez tDCS uczeniu się motoryki mowy

Przegląd badań

Grupy nieuszkodzonych uczestników przejdą trening motoryki mowy z niesłów i porównanych zostanie sześć warunków tDCS: anodalny tDCS w regionach motorycznych mowy; katodowy tDCS nad regionami motorycznymi mowy; anodowy tDCS nad lewymi obszarami czołowymi; katodowy tDCS nad lewymi obszarami czołowymi; stymulacja katodowa nad obszarami motorycznymi niezwiązanymi z mową (anod już zebrany); i pozorowany tDCS (brak stymulacji). Odniesie się to do podstawowego pytania naukowego dotyczącego tego, czy mechanizm leżący u podstaw motorycznego uczenia się mowy wymaga stymulacji przedruchowych i ruchowych obszarów korowych, co ma wpływ na leczenie nabytych zaburzeń mowy. Podstawową miarą wyniku będzie różnica w dokładności produkcji i zmiany w ostrości motorycznej (mierzonej czasem trwania) produkcji nowych klastrów spółgłosek.

Metody i procedury Uczestnicy przyjdą do pokoju egzaminacyjnego i omówiona zostanie z nimi procedura. Obejmuje to zapoznanie ich z urządzeniem tDCS i wyjaśnienie, jak działa, ponowne upewnienie się, że nie spełniają żadnego z kryteriów wykluczenia oraz wyjaśnienie możliwych skutków ubocznych przejściowego mrowienia i/lub zaczerwienienia podczas stymulacji. Wyjaśnimy, że wszystkie odpowiednie zabezpieczenia są na miejscu. Wyjaśnimy również charakter badania z pojedynczą ślepą próbą, w którym uczestnicy mogą otrzymać aktywną stymulację lub pozorowaną stymulację. Wyjaśnienie i sama stymulacja będą wykonywane przez osoby, które przeszły szkolenie i uzyskały certyfikat w zakresie bezpiecznego użytkowania tDCS. Po ustaleniu przez uczestnika zakwalifikowania się do badania poprzez zapoznanie się ze sprzętem, wypełnia on formularz zgody. W sumie odbędą się dwie wizyty, przy czym pierwsza wizyta potrwa około 85 minut, a druga wizyta około 15-20 minut.

Bodźce mowy. Bodźce mowy to dwusylabowe niesłowa zaczynające się od nierodzimych natywnych skupisk spółgłosek (np. GDEEVOO; FNEEGDWOP). Zostanie użytych osiem klastrów innych niż natywne, z czterema słowami niebędącymi słowami dla każdego klastra trenowanego podczas sesji treningowej i czterema zapisywanymi do testowania sesji retencji. Wszystkie niesłowa będą zawierać legalne angielskie dźwięki i sekwencje inne niż początkowa grupa spółgłosek, ale różnią się kształtem sylab spółgłoska-samogłoska (CV) (np. GDEEVOO /gdivu/ ma kształt [CCV.CV]; FNEEGDWOP /fnigdw? p/ ma kształt [CCVC.CCVC]). Bodźce słuchowe zostały już nagrane przez wyszkolonego fonetycznie rosyjsko-angielskiego mówiącego za pomocą mikrofonu nagłownego Shure SM-10 podłączonego do cyfrowego rejestratora Marantz PMD660. Pliki dźwiękowe zostały połączone, aby pozostawić 10 ms ciszy na początku i końcu każdego elementu za pomocą Praata, a amplituda bodźca została znormalizowana. Uczestnikom zaprezentowano również ortograficzne wersje słów niebędących słowami, aby upewnić się, że błędy w tworzeniu klastrów nie wynikają z błędnego postrzegania.

Procedura zadania uczenia się motoryki mowy. Wszystkie testy będą odbywać się w dźwiękochłonnym pokoju testowym. Uczestnicy zasiądą przed komputerem, a ich produkcje zostały nagrane przy użyciu mikrofonu Shure BETA 58A w biurkowym statywie mikrofonowym podłączonym do Marantz PMD660. Ta konfiguracja pozwala uczestnikowi na ustawienie tDCS na skórze głowy podczas całego zadania edukacyjnego.

Ćwiczenie wstępne. Aby upewnić się, że poszczególne osoby rozumieją zadanie, zapewnimy dwa elementy w ramach ćwiczeń wstępnych („FTAKE” i „FNIP”). Te elementy zostały wybrane, ponieważ postrzeganie tych klastrów przez angielskich słuchaczy jest zazwyczaj trafne, co pozwala nam łatwo przekazać dokładne informacje zwrotne. Dostarczymy instrukcje dotyczące dokładnego tworzenia zbitek spółgłosek dla każdego. Wstępna praktyka potrwa około dwóch minut.

Ćwiczyć. Podczas ćwiczeń uczestnicy wyprodukują 4 niesłowa na klaster (łącznie 32 niesłowa z nielegalnymi klastrami) siedem razy każdy wraz z 62 bodźcami wypełniającymi niezawierającymi klastrów. Losowe porządki prezentacji bodźców zostały wygenerowane i zmodyfikowane, aby zapewnić, że żaden bodziec nie będzie prezentowany dwa razy z rzędu. Elementy zostaną zbilansowane między uczestnikami w taki sposób, że połowa uczestników zostanie przeszkolona w zakresie jednej połowy niesłów, a druga połowa w zakresie innych niesłów. Dla każdego bodźca uczestnicy otrzymają jednocześnie wersję dźwiękową i ortograficzną. Sesja ćwiczeniowa będzie zorganizowana tak, aby obejmowała dużą ilość ćwiczeń klastrów prezentowanych losowo iw różnych kontekstach. Żadne informacje zwrotne online nie będą dostarczane, biorąc pod uwagę trudność w dostrzeżeniu dokładności tych klastrów. Cała sesja treningowa potrwa około 25 minut.

Zatrzymanie. Sesje retencji krótkoterminowej (R1) i retencji długoterminowej (R2) będą identyczne, przy czym sesja R1 rozpocznie się około 30 minut po zakończeniu ćwiczeń, a sesja R2 odbędzie się w oddzielnej sesji dwa dni później. Dla każdego klastra uczestnicy opracują cztery wytrenowane słowa niebędące słowami, a także cztery nowe, niewytrenowane słowa niebędące słowami rozpoczynającymi się od klastra. Każdy bodziec zostanie wygenerowany trzy razy (łącznie 192 bodźce klastrowe) podczas sesji retencji, z dodatkowymi 110 pozycjami wypełniającymi niezawierającymi klastrów. Bodźce będą randomizowane i prezentowane elektronicznie.

procedura tDCS. Elektrody tDCS zostaną umieszczone na wszystkich uczestnikach w odpowiedniej konfiguracji dla ich losowo przydzielonej grupy. Uczestnicy spędzą pierwsze 10 minut stymulacji na wykonywaniu skomputeryzowanych zadań związanych z pamięcią roboczą (np. cyfry do przodu i do tyłu oraz rozpiętość bloków, wszystkie z odpowiedziami na klawiaturze lub przyciskami), zgodnie z naszym wcześniejszym odkryciem, że stymulacja przed zadaniem uczenia się mowy może ułatwić dodatkową naukę . Zasilany bateryjnie stymulator prądu Soterix 1x1 dostarczał prąd za pomocą gumowo-węglowych elektrod (35 cm2) z otaczającymi nas gąbkami nasączonymi solą fizjologiczną. Elektrody zostaną umieszczone na podstawie losowo przypisanych warunków z pozorowanym rozmieszczeniem elektrod podzielonym na konfiguracje elektrod. W przypadku uczestników otrzymujących aktywny tDCS urządzenie będzie dostarczać prąd o natężeniu 1 mA przez 20 minut. W przypadku pozorowanego tDCS prąd wzrośnie do 1 mA w ciągu 30 sekund, aby zasymulować wrażenie stymulacji, ale następnie natychmiast spadnie i wyłączy się. Intensywność i czas trwania stymulacji dobrano na podstawie najczęściej stosowanych parametrów w literaturze.

Aktywny/pozorowany jest ustawiany za pomocą jednego przełącznika na naszym urządzeniu i zostanie wykonany z wyprzedzeniem przez oddzielnego członka zespołu badawczego. Uczestnicy będą ślepi na warunki stymulacji. Uczestnicy zostaną zapytani, w jakim stanie tDCS ich zdaniem byli w dniu 2; w poprzednim badaniu przeprowadzonym w naszym laboratorium z udziałem 80 uczestników, uczestnicy mieli szansę dokładnie określić swój stan (44/80 prawidłowo zidentyfikowało swój stan, z 22/40 pozorowanymi i 22/40 aktywnymi dokładnie identyfikującymi stan).

Zadanie grupowe.

W oparciu o losowe przydziały do ​​grup, badani ukończą 35 minut po uzyskaniu świadomej zgody w następujący sposób:

1. Aktywne grupy tDCS otrzymają aktywne tDCS w jednym z warunków opisanych w sekcji 2.1. przez 20 minut. Pierwsze 10 minut będzie obejmowało zadania niezwiązane z językiem, a następnie rozpocznie się zadanie związane z motoryką mowy, które potrwa około 25 minut. Prąd zostanie automatycznie zatrzymany po 20 minutach, a zadanie nauki motoryki mowy będzie kontynuowane.
2. Grupy pozorowanego tDCS otrzymają pozorowany tDCS, z założonymi elektrodami w jednym z warunków opisanych w sekcji 2.1. Stymulacja wzrasta do 1 mA w ciągu 30 sekund, a następnie maleje i wyłącza się. Zadania behawioralne są identyczne jak w przypadku aktywnych grup tDCS. Pierwsze 10 minut będzie obejmowało zadania niezwiązane z językiem, a następnie rozpocznie się zadanie związane z motoryką mowy, które potrwa około 25 minut.

Następnie wszystkie grupy uczestników zaangażują się w niezwiązane ze sobą zadania poznawcze i językowe przez 30 minut, a następnie krótkoterminowe zatrzymanie i uogólnienie. Wszyscy uczestnicy wrócą dwa dni później na długoterminowe testy retencji i uogólnienia.

MIERNIKI REZULTATU

Dokładność klastra. Wszystkie nagrane produkcje zawierające skupiska spółgłosek zostaną poddane transkrypcji przy użyciu kształtu fali akustycznej, spektrogramu i percepcji. Najczęstszym typem błędu przy tworzeniu tych klastrów jest wstawienie samogłoski schwa między dwiema spółgłoskami (/ gdivu/ -> [gEdivu]) lub przed klastrem (/ gdivu/ -> [Egdivu]). Ponieważ te wstawki są trudne do zauważenia dla osób anglojęzycznych, użyjemy właściwości akustycznych, aby zidentyfikować obecność samogłoski. Samogłoska będzie identyfikowana przez obecność struktury formantowej na spektrogramie (szczególnie wyższych formantów F2, F3 itd., ponieważ nie można ich pomylić z f0) i odpowiadającej im części wokalnej (okresowej) w przebiegu fali akustycznej. Inne błędy, takie jak usuwanie spółgłosek (np. /gdivu/ -> [divu]) i zastępowanie (np. /gdivu/ -> [glivu]) zostaną zidentyfikowane percepcyjnie i zweryfikowane z zapisem akustycznym. Pozostałe dźwięki w niesłowach (np. część [ivu] /gdivu/) zostaną przepisane percepcyjnie. Dokładność skupień odzwierciedla dokładność tylko pierwszych dwóch spółgłosek; cała niesłowa trafność odzwierciedla cały bodziec. Dla każdego uczestnika punktacja zostanie uzupełniona przez jednego programistę, który nie zna stanu tDCS uczestnika, a także sesji, z której pochodzi każdy token. Wiarygodność Interrater będzie oceniana na dwa sposoby. Po pierwsze, 25% uczestników zostanie całkowicie zakodowanych przez dwie oddzielne osoby, aby obliczyć porozumienie międzygatunkowe typu punkt-punkt. Po drugie, każdy token /gd/ i /pt/ z każdego mówcy zostanie przeanalizowany w celu ustalenia, czy zawiera epentezę przez dwóch niezależnych koderów, którzy mierzą czas trwania sekwencji od wybuchu do wybuchu.

Czas trwania od wybuchu do wybuchu. Jako drugorzędną miarę przyswajania klastrów, zbadamy czas trwania od serii zwartej pierwszej spółgłoski do serii zwartej drugiej spółgłoski w początkowych słowach /gd/ i /pt/. Uwzględnimy klastry wykonane dokładnie iz epentezą. Spadek tej miary będzie odzwierciedlał zbliżanie się uczestników do docelowej artykulacji. Czas trwania samogłosek następujących po klastrze zostanie również zmierzony, aby uwzględnić go jako czynnik w naszych analizach jako wskaźnik zastępczy tempa mówienia. Każdy token /gd/ i /pt/ zostanie oceniony przez dwóch niezależnych koderów dla każdej z tych miar, a także zostanie zakodowany pod kątem dokładności i rodzaju błędu. Dla każdego żetonu, w którym pomiary różniły się o więcej niż 5 ms, dwóch koderów ponownie zbada element, aby uzgodnić pomiar. Będą to ostateczne wartości użyte w analizach. Proces ten został znormalizowany w naszym laboratorium w podejściu do miar czasu trwania.