Neuroplasticidade de áreas corticais multissensoriais induzidas por treinamento musical: uma abordagem translacional (MusicPlast) (MusicPlast)

Objetivos e questões de pesquisa

O primeiro objetivo do MUSICPLAST é explorar em profundidade o desenvolvimento da percepção audiovisual no cérebro humano saudável, descrevendo em detalhes as redes corticais correspondentes envolvidas. Medições de EEG de alta densidade (128 canais) serão empregadas para a realização deste objetivo seguindo um protocolo de estimulação que incorpora correspondências auditivas, visuais e audiovisuais em um paradigma multissensorial excêntrico unificado. A avaliação comportamental e neuropsicológica das habilidades perceptivas multissensoriais dos sujeitos será realizada a fim de alcançar uma compreensão holística do fenômeno. A comparação dentro dos sujeitos das diferentes condições revelará a rede correspondente, enquanto entre os sujeitos, sua trajetória de desenvolvimento. A hipótese deste experimento é que a rede subjacente à percepção audiovisual será composta de áreas corticais conectando regiões amplas, incluindo regiões dorsolaterais do córtex frontal. Em relação ao seu desenvolvimento, e com base no fato de que a integração multissensorial comportamental continua a melhorar no envelhecimento saudável, é hipotetizado que a rede será reorganizada mostrando maior densidade e eficiência à medida que a idade avança.

O segundo objetivo do MUSICPLAST é explorar em profundidade a plasticidade da rede cortical subjacente à percepção audiovisual no cérebro humano saudável, induzida por meio de um treinamento de leitura musical de curto prazo fornecido por computador. Para a realização deste objetivo serão empregadas medidas de EEG de alta densidade pré e pós-treinamento, medidas comportamentais e neuropsicológicas seguindo o mesmo paradigma de estimulação do objetivo mencionado anteriormente. A hipótese deste experimento é que a rede subjacente à percepção audiovisual será reorganizada, mostrando maior densidade e eficiência global, maior conectividade entre regiões temporais e frontopolares e um declínio gradual da quantidade de plasticidade como resultado do aumento da idade.

O terceiro objetivo do MUSICPLAST é avaliar a eficácia do protocolo de treinamento de leitura musical computadorizada proposto como uma ferramenta que irá promover alterações neuroplásticas benéficas em populações patológicas e especificamente, adolescentes e idosos dislécticos. Para a realização deste objetivo serão empregadas medidas de EEG de alta densidade pré e pós-treinamento, medidas comportamentais e neuropsicológicas seguindo o mesmo paradigma de estimulação dos objetivos mencionados anteriormente. A hipótese deste experimento é que a rede subjacente à percepção audiovisual será reorganizada de forma benéfica devido ao treinamento mostrando maior densidade e eficiência global, maior conectividade entre regiões temporais e frontopolares e que essas mudanças serão acompanhadas de melhoria nos correspondentes comportamentos e neuropsicológicos avaliação.

Projeto de pesquisa e metodologia Participantes

Uma análise do tamanho da amostra foi realizada via G-Power com base nos dados de um estudo relevante anterior do PI e indicou que o tamanho da amostra desejado para atingir um poder de 0,8 e um nível de significância bilateral de a = 0,05 é de 13 indivíduos em cada grupo. Para contabilizar possíveis desistências, o MUSICPLAST incluirá 20 sujeitos em cada grupo [adolescentes (n = 20), adultos jovens (n ​​= 20), idosos (n = 20) e controles (n = 20)]. O estudo será conduzido de acordo com a declaração de Helsinque com relação à participação de seres humanos em pesquisas.

EEG e medições comportamentais

Antes do início da formação e após a sua conclusão, os participantes serão submetidos a 2 medições eletroencefalográficas. As gravações serão realizadas em uma sala blindada eletromagneticamente localizada no Laboratório de Física Médica da AUTH utilizando um sistema Nihon Kohden EEG-1200 com 128 eletrodos ativos. A primeira medição será da atividade do estado de repouso, permitindo uma análise de rede da conectividade cortical do estado de repouso, enquanto a segunda registrará potenciais de eventos por meio de um paradigma multissensorial excêntrico que é ajustado adequadamente para a percepção audiovisual, pois incorpora incompatibilidades audiovisuais, auditivas e visuais dentro de um correr. Este paradigma foi proposto e aplicado com sucesso em uma série de estudos pelo IP e permite tanto uma análise espaço-temporal da atividade cortical quanto uma análise da conectividade funcional.

Concomitantemente às medições de EEG, os sujeitos responderão comportamentalmente por meio do pressionamento de botões a uma tarefa de congruência audiovisual na qual eles devem avaliar se as imagens apresentadas correspondem aos tons que ouvem com base na regra "quanto mais alto o tom - mais alto o posição do círculo". Esta medida permitirá a avaliação comportamental da acurácia de discriminação de estímulos audiovisuais congruentes e incongruentes.

Antes do início da formação e após a sua conclusão, os participantes serão submetidos a uma avaliação neuropsicológica, que consistirá numa bateria com os seguintes testes:

Todos os assuntos:

Stroop Test Trail A e B Digit Span Test Subteste de Desempenho da Escala Wechsler de Inteligência Infantil III ou Escala Wechsler de Inteligência Adulto de acordo com a idade.

Só Idosos:

Mini Exame do Estado Mental (MEEM) Avaliação Cognitiva de Montreal (MoCA) Escala de Depressão Geriátrica

Apenas dislécticos:

Leitura de palavras e não-palavras Ortografia de palavras e não-palavras Habilidade fonológica

Intervenção - protocolo de treinamento MUSICPLAST

Cada sujeito receberá 20 sessões de treinamento computadorizado baseado em uma leitura musical simplificada em um período de 4 semanas. A formação será ministrada através de um smartphone ou tablet. A aplicação registará um ficheiro de registo para cada sessão de treino, que terá a duração de 20 minutos e o ficheiro de registo ficará diretamente à disposição do investigador, permitindo-lhe acompanhar a pontual participação e empenho do sujeito. Os estímulos usados ​​no protocolo de treinamento serão construídos de acordo com os mesmos princípios dos padrões de estímulos audiovisuais usados ​​nas gravações de EEG: uma imagem visual mostrará um círculo sobre um fundo de 5 linhas horizontais. A duração dos padrões será de uma duração média de 10 segundos.

A posição do círculo dentro das cinco linhas seguirá a regra "quanto mais alto o tom do tom, mais alta a posição do círculo" ou violará a regra acima. Esta regra foi seguida em princípio também em estudos anteriores conduzidos pelo PI com resultados positivos quanto à neuroplasticidade induzida. As imagens visuais representarão apenas a frequência do tom e não o padrão rítmico. O participante terá que responder ao final de cada tentativa, pressionando um botão, se a entrada audiovisual confirmou ou violou a regra acima apresentada. Uma imagem de feedback de um rosto sorridente para as respostas corretas ou um rosto sem sorriso para as respostas incorretas será fornecida para cada tentativa. O protocolo será de dificuldade ajustada, possuindo 5 níveis de dificuldade que serão baseados em 2 fatores distintos: a velocidade de apresentação, e a dificuldade do padrão musical. Em contraste com o procedimento de medição EEG, durante o qual os padrões melódicos serão desconhecidos para os sujeitos, os padrões melódicos usados ​​no treinamento serão compostos por partes curtas, mas identificáveis, de peças musicais conhecidas, a fim de envolver os participantes e provocar uma resposta emocional . A formação será melhorada em comparação com os correspondentes estudos anteriores do PI, fornecendo feedback e usando peças musicais conhecidas que induzirão uma resposta emocional aos formandos.

Análise de dados de EEG e procedimentos estatísticos

Os dados de EEG coletados serão pré-processados ​​usando o software Brain Electrical Source Analysis (BESA research, versão 6, Megis Software, Heidelberg, Alemanha). Os dados gravados serão separados em épocas de 1000 ms incluindo um intervalo pré-estímulo de 200 ms. As épocas serão corrigidas na linha de base usando o intervalo de -100 a 0 ms. Reconstruções de densidade de corrente (CDRs) serão calculadas nas respostas neurais de cada sujeito e cada condição usando o método sLORETA55 conforme fornecido pela BESA. The Matlab ® (The MathWorks, Inc., Natick, Massachusetts, Estados Unidos.) a caixa de ferramentas HERMES56 será usada para calcular a matriz de adjacência da série temporal de voxels. A caixa de ferramentas Network Based Statistic (NBS) será usada para identificar estatisticamente conexões significativas nos gráficos, usando uma abordagem de Modelo Linear Geral. Para a análise estatística dos dados será seguido um desenho ANOVA de modelo misto 2 × 2 × 2 × 2, com 3 fatores dentro dos sujeitos: condição (congruente e incongruente), modalidade (audiovisual, auditivo e visual) e tempo (pré- e pós-treinamento) e um entre sujeitos: (faixa etária). O nível de significância será definido como p < 0,05 corrigido para comparações múltiplas por meio da correção Family Wise Error.