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Criticalidade cerebral, controle oculomotor e esforço cognitivo

5 de agosto de 2024 atualizado por: Andrew Westbrook, PhD, Rutgers, The State University of New Jersey

A estimulação Theta-burst modula a criticidade e o controle cognitivo

O projeto examina eletroencefalografia, ressonância magnética e medidas comportamentais que indexam a flexibilidade (dinâmica do estado crítico) no cérebro quando jovens adultos saudáveis ​​realizam tarefas cognitivas exigentes e em resposta à estimulação magnética transcraniana.

Visão geral do estudo

Status

Recrutamento

Condições

Intervenção / Tratamento

Descrição detalhada

O cérebro humano saudável é um sistema complexo e dinâmico cuja hipótese é operar, em repouso, perto de uma transição de fase – na fronteira entre a ordem e o caos. A proximidade deste ponto crítico é funcionalmente adaptativa, pois proporciona flexibilidade máxima, alcance dinâmico e capacidade de transmissão de informações, com implicações para a memória de curto prazo e controle cognitivo. A divergência deste ponto crítico tornou-se correlacionada com diversas formas de psicopatologia e neuropatia, sugerindo que a distância de um ponto crítico é tanto um potencial biomarcador de desordem como também um alvo para intervenção em cérebros desordenados. Os investigadores levantaram ainda a hipótese de que o desempenho da tarefa depende de quão próximo o cérebro opera da criticidade durante o desempenho da tarefa e também que o esforço cognitivo subjetivo é um reflexo da divergência da criticidade, induzida pelo envolvimento com tarefas exigentes.

Supõe-se que um parâmetro de controle chave que determina a distância da criticidade em um cérebro em repouso seja o equilíbrio entre a excitação cortical e a inibição (o "equilíbrio E/I"). A estimulação magnética transcraniana é uma ferramenta experimental e clínica amplamente utilizada para neuromodulação e acredita-se que os protocolos de estimulação teta-burst (TBS) modulem o equilíbrio E/I. Aqui, os investigadores testam se a dinâmica cortical pode ser sistematicamente modulada longe do ponto crítico com estimulação contínua de explosão teta (cTBS) e estimulação intermitente de explosão teta (iTBS), que se acredita diminuir e aumentar o equilíbrio E/I, respectivamente. Dependendo do equilíbrio E/I da linha de base antes da estimulação, isso fará com que os cérebros das pessoas operem mais perto ou mais longe da criticidade e, assim, impactem no controle cognitivo e no esforço cognitivo subjetivo durante o desempenho de tarefas que exigem controle.

Tipo de estudo

Intervencional

Inscrição (Estimado)

60

Estágio

  • Não aplicável

Contactos e Locais

Esta seção fornece os detalhes de contato para aqueles que conduzem o estudo e informações sobre onde este estudo está sendo realizado.

Contato de estudo

Locais de estudo

  • Estados Unidos
    • New Jersey
      • Piscataway, New Jersey, Estados Unidos, 08854
        • Recrutamento
        • Center for Advanced Human Brain Imaging Research
        • Contato:

Critérios de participação

Os pesquisadores procuram pessoas que se encaixem em uma determinada descrição, chamada de critérios de elegibilidade. Alguns exemplos desses critérios são a condição geral de saúde de uma pessoa ou tratamentos anteriores.

Critérios de elegibilidade

Idades elegíveis para estudo

  • Adulto

Aceita Voluntários Saudáveis

Sim

Descrição

Critério de inclusão:

  1. Fornecimento de termo de consentimento informado assinado e datado
  2. Disposição declarada para cumprir todos os estudos e disponibilidade durante a duração do estudo
  3. Machos e fêmeas; De 18 a 45 anos
  4. Saudável, neurologicamente normal, sem doença física ou mental diagnosticada
  5. Disponibilidade para aderir à ressonância magnética e ao protocolo de estimulação de duas sessões
  6. Fluente em inglês
  7. Visão normal ou corrigida para normal
  8. Pelo menos doze anos de escolaridade (equivalente ao ensino médio)

Critério de exclusão:

  1. Abuso contínuo de drogas ou álcool
  2. Doença psiquiátrica ou mental diagnosticada
  3. Atualmente tomando medicação psicoativa
  4. Lesão cerebral prévia
  5. Metal no corpo
  6. História de convulsões ou diagnóstico de epilepsia
  7. Claustrofobia
  8. Grávida ou possivelmente grávida
  9. Menores de 18 anos ou maiores de 45
  10. Uso de medicamentos que potencialmente reduzem o limite de uso

Plano de estudo

Esta seção fornece detalhes do plano de estudo, incluindo como o estudo é projetado e o que o estudo está medindo.

Como o estudo é projetado?

Detalhes do projeto

  • Finalidade Principal: Ciência básica
  • Alocação: Randomizado
  • Modelo Intervencional: Atribuição cruzada
  • Mascaramento: Dobro

Armas e Intervenções

Grupo de Participantes / Braço
Intervenção / Tratamento
Comparador Ativo: Estimulação contínua de explosão teta
Em um design cruzado, todos os participantes receberão, em uma sessão, estimulação contínua de explosão teta, para o campo ocular frontal direito. A ordem da sessão será contrabalançada entre os participantes e o protocolo de estimulação será ocultado aos participantes e ao investigador até que a coleta de dados seja concluída.
Dispositivo: Estimulação magnética transcraniana

A intervenção do estudo envolve a modulação do equilíbrio de excitação cortical para inibição (E/I) no campo ocular frontal direito (FEF) por meio de 2 trens de estimulação de explosão teta contínua ou intermitente espaçada (cTBS, iTBS, respectivamente) usando uma estimulação magnética transcraniana dispositivo. O ponto final desta estimulação será uma diminuição (cTBS) ou aumento (iTBS) na relação E/I local que deve durar pelo menos 60 minutos após a estimulação (Chung et al., 2016).

Em sessões separadas, todos os participantes receberão ativos ou estímulos ao FEF. Os investigadores irão contrastar os efeitos de ambos iTBS e cTBS com a estimulação simulada e entre si.
Comparador Ativo: Estimulação intermitente de explosão teta
Em um design cruzado, todos os participantes receberão, em uma sessão, estimulação intermitente de explosão teta, no campo ocular frontal direito. A ordem da sessão será contrabalançada entre os participantes e o protocolo de estimulação será ocultado aos participantes e ao investigador até que a coleta de dados seja concluída.
Dispositivo: Estimulação magnética transcraniana

A intervenção do estudo envolve a modulação do equilíbrio de excitação cortical para inibição (E/I) no campo ocular frontal direito (FEF) por meio de 2 trens de estimulação de explosão teta contínua ou intermitente espaçada (cTBS, iTBS, respectivamente) usando uma estimulação magnética transcraniana dispositivo. O ponto final desta estimulação será uma diminuição (cTBS) ou aumento (iTBS) na relação E/I local que deve durar pelo menos 60 minutos após a estimulação (Chung et al., 2016).

Em sessões separadas, todos os participantes receberão ativos ou estímulos ao FEF. Os investigadores irão contrastar os efeitos de ambos iTBS e cTBS com a estimulação simulada e entre si.
Comparador Falso: Estimulação simulada de explosão teta
Em um design cruzado, todos os participantes receberão, em uma sessão, estimulação simulada de explosão teta, no campo ocular frontal direito. A ordem da sessão será contrabalançada entre os participantes e o protocolo de estimulação será ocultado aos participantes e ao investigador até que a coleta de dados seja concluída.
Dispositivo: Estimulação magnética transcraniana

A intervenção do estudo envolve a modulação do equilíbrio de excitação cortical para inibição (E/I) no campo ocular frontal direito (FEF) por meio de 2 trens de estimulação de explosão teta contínua ou intermitente espaçada (cTBS, iTBS, respectivamente) usando uma estimulação magnética transcraniana dispositivo. O ponto final desta estimulação será uma diminuição (cTBS) ou aumento (iTBS) na relação E/I local que deve durar pelo menos 60 minutos após a estimulação (Chung et al., 2016).

Em sessões separadas, todos os participantes receberão ativos ou estímulos ao FEF. Os investigadores irão contrastar os efeitos de ambos iTBS e cTBS com a estimulação simulada e entre si.

O que o estudo está medindo?

Medidas de resultados primários

Medida de resultado
Descrição da medida
Prazo
Dinâmica crítica - efeitos imediatos do cTBS versus estimulação simulada
Prazo: Mudança nas correlações registradas durante o repouso, imediatamente após a estimulação, para estimulação ativa versus estimulação simulada.
Correlações temporais de longo alcance quantificadas pelo expoente de escala, que é derivado de dados de EEG, por meio de análise de flutuação prejudicada. As pontuações variam de 0,5 (série temporal não correlacionada) a 1,0 (série temporal correlacionada). Pontuações mais baixas, indicando correlações mais fracas, são esperadas após estimulação contínua ativa de explosão teta (cTBS) versus estimulação simulada. Assim, o escore de diferença deve ser negativo, indicando correlações temporais de longo alcance mais fracas como resultado do cTBS, imediatamente após a estimulação.
Mudança nas correlações registradas durante o repouso, imediatamente após a estimulação, para estimulação ativa versus estimulação simulada.
Equilíbrio funcional E/I - efeitos imediatos do cTBS versus estimulação simulada
Prazo: Alteração no equilíbrio E/I funcional registrado durante o repouso, imediatamente após a estimulação, para estimulação ativa versus estimulação simulada.
A relação funcional E/I, que é derivada de uma comparação da amplitude limitada por banda com a função de flutuação, reflete o equilíbrio entre excitação versus inibição que impulsiona as oscilações associadas. As pontuações variam de aproximadamente 0,5 a 1,5, com valores abaixo de 1,0 indicando dominância de inibição e valores acima de 1,0 indicando dominância de excitação. Pontuações mais baixas, indicando maior dominância de inibição, são esperadas após estimulação teta contínua ativa (cTBS) versus estimulação simulada. Assim, o escore de diferença deve ser negativo, indicando menor equilíbrio E/I em decorrência do cTBS, imediatamente após a estimulação.
Alteração no equilíbrio E/I funcional registrado durante o repouso, imediatamente após a estimulação, para estimulação ativa versus estimulação simulada.
Razão de ramificação de avalanche - efeitos imediatos de cTBS versus estimulação simulada
Prazo: Alteração na proporção de ramificação da avalanche registrada durante o repouso, imediatamente após a estimulação, para estimulação ativa versus estimulação simulada.
A taxa de crescimento das avalanches neuronais pode ser estimada a partir do agrupamento de eventos de alta amplitude no sinal de eletroencefalografia (EEG). Avalanches de crescimento mais rápido correspondem a um agrupamento mais restrito de eventos no tempo. As pontuações variam de aproximadamente 0,5 a 1,5, com valores abaixo de 1,0 indicando dominância de inibição e valores acima de 1,0 indicando dominância de excitação. Pontuações mais baixas, indicando maior dominância de inibição, são esperadas após estimulação teta contínua ativa (cTBS) versus estimulação simulada. Assim, o escore de diferença deve ser negativo, indicando menor equilíbrio E/I em decorrência do cTBS, imediatamente após a estimulação.
Alteração na proporção de ramificação da avalanche registrada durante o repouso, imediatamente após a estimulação, para estimulação ativa versus estimulação simulada.
Dinâmica crítica - efeitos imediatos do iTBS versus estimulação simulada
Prazo: Mudança nas correlações registradas durante o repouso, imediatamente após a estimulação, para estimulação ativa versus estimulação simulada.
Correlações temporais de longo alcance quantificadas pelo expoente de escala, que é derivado de dados de EEG, por meio de análise de flutuação prejudicada. As pontuações variam de 0,5 (série temporal não correlacionada) a 1,0 (série temporal correlacionada). Pontuações mais altas, indicando correlações mais fortes, são esperadas após estimulação teta intermitente ativa (iTBS) versus estimulação simulada. Assim, a pontuação da diferença deve ser positiva, indicando correlações temporais de longo alcance mais fortes como resultado do iTBS, imediatamente após a estimulação.
Mudança nas correlações registradas durante o repouso, imediatamente após a estimulação, para estimulação ativa versus estimulação simulada.
Equilíbrio E/I funcional - efeitos imediatos do iTBS versus estimulação simulada
Prazo: Alteração no equilíbrio E/I funcional registrado durante o repouso, imediatamente após a estimulação, para estimulação ativa versus estimulação simulada.
A relação funcional E/I, que é derivada de uma comparação da amplitude limitada por banda com a função de flutuação, reflete o equilíbrio entre excitação versus inibição que impulsiona as oscilações associadas. As pontuações variam de aproximadamente 0,5 a 1,5, com valores abaixo de 1,0 indicando dominância de inibição e valores acima de 1,0 indicando dominância de excitação. Pontuações mais altas, indicando maior dominância de excitação, são esperadas após estimulação teta intermitente ativa (iTBS) versus estimulação simulada. Assim, a pontuação da diferença deve ser positiva, indicando maior equilíbrio E/I em decorrência do iTBS, imediatamente após a estimulação.
Alteração no equilíbrio E/I funcional registrado durante o repouso, imediatamente após a estimulação, para estimulação ativa versus estimulação simulada.
Razão de ramificação de avalanche - efeitos imediatos do iTBS versus estimulação simulada
Prazo: Alteração na proporção de ramificação da avalanche registrada durante o repouso, imediatamente após a estimulação, para estimulação ativa versus estimulação simulada.
A taxa de crescimento das avalanches neuronais pode ser estimada a partir do agrupamento de eventos de alta amplitude no sinal de eletroencefalografia (EEG). Avalanches de crescimento mais rápido correspondem a um agrupamento mais restrito de eventos no tempo. As pontuações variam de aproximadamente 0,5 a 1,5, com valores abaixo de 1,0 indicando dominância de inibição e valores acima de 1,0 indicando dominância de excitação. Pontuações mais altas, indicando maior dominância de excitação, são esperadas após estimulação teta intermitente ativa (iTBS) versus estimulação simulada. Assim, a pontuação da diferença deve ser positiva, indicando maior equilíbrio E/I em decorrência do iTBS, imediatamente após a estimulação.
Alteração na proporção de ramificação da avalanche registrada durante o repouso, imediatamente após a estimulação, para estimulação ativa versus estimulação simulada.
Precisão sacádica guiada pela memória - efeitos do cTBS versus estimulação simulada
Prazo: Mudança nos graus de erro do ângulo visual estimado 44 minutos após a estimulação, para cTBS versus estimulação simulada.
A precisão na tarefa sacádica guiada pela memória, quantificada pelos graus médios de desvio do ângulo visual, normalmente varia de ~1,0 a 5,0 graus, com pontuações mais altas indicando maior imprecisão. A estimulação da explosão Theta para o FEF deve modular a excitabilidade cortical, fazendo com que o FEF no cérebro de algumas pessoas opere mais próximo da criticidade e, no cérebro de outras, opere mais longe da criticidade. Como a criticidade implica suscetibilidade e flexibilidade, os protocolos de estimulação que fazem o FEF operar mais próximo da criticidade, em relação à estimulação simulada, apresentarão erros maiores nos graus de ângulo visual.
Mudança nos graus de erro do ângulo visual estimado 44 minutos após a estimulação, para cTBS versus estimulação simulada.
Precisão sacádica guiada pela memória - efeitos do iTBS versus estimulação simulada
Prazo: Mudança nos graus de erro do ângulo visual estimado 44 minutos após a estimulação, para iTBS versus estimulação simulada.
A precisão na tarefa sacádica guiada pela memória, quantificada pelos graus médios de desvio do ângulo visual, normalmente varia de ~1,0 a 5,0 graus, com pontuações mais altas indicando maior imprecisão. A estimulação da explosão Theta para o FEF deve modular a excitabilidade cortical, fazendo com que o FEF no cérebro de algumas pessoas opere mais próximo da criticidade e, no cérebro de outras, opere mais longe da criticidade. Como a criticidade implica suscetibilidade e flexibilidade, os protocolos de estimulação que fazem o FEF operar mais próximo da criticidade, em relação à estimulação simulada, apresentarão erros maiores nos graus de ângulo visual.
Mudança nos graus de erro do ângulo visual estimado 44 minutos após a estimulação, para iTBS versus estimulação simulada.
Precisão anti-sacádica - efeitos do cTBS versus estimulação simulada
Prazo: Alteração na precisão percentual estimada 12 minutos após a estimulação, para cTBS versus estimulação simulada.
A precisão na tarefa anti-sacádica, quantificada pela porcentagem média de sacadas corretas longe de uma sugestão, normalmente varia entre 80% e 100% corretas. A estimulação da explosão Theta para o FEF deve modular a excitabilidade cortical, fazendo com que o FEF no cérebro de algumas pessoas opere mais próximo da criticidade e, no cérebro de outras, opere mais longe da criticidade. Como a criticidade implica maior comunicação inter-regional entre as regiões de controle de cima para baixo e o córtex sensório-motor, os protocolos de estimulação que fazem o FEF operar mais próximo da criticidade, em relação à estimulação simulada, proporcionarão um maior aumento perfeito na precisão como resultado da estimulação.
Alteração na precisão percentual estimada 12 minutos após a estimulação, para cTBS versus estimulação simulada.
Precisão anti-sacádica - efeitos do iTBS versus estimulação simulada
Prazo: Alteração na precisão percentual estimada 12 minutos após a estimulação, para iTBS versus estimulação simulada.
A precisão na tarefa anti-sacádica, quantificada pela porcentagem média de sacadas corretas longe de uma sugestão, normalmente varia entre 80% e 100% corretas. A estimulação da explosão Theta para o FEF deve modular a excitabilidade cortical, fazendo com que o FEF no cérebro de algumas pessoas opere mais próximo da criticidade e, no cérebro de outras, opere mais longe da criticidade. Como a criticidade implica maior comunicação inter-regional entre as regiões de controle de cima para baixo e o córtex sensório-motor, os protocolos de estimulação que fazem o FEF operar mais próximo da criticidade, em relação à estimulação simulada, proporcionarão um maior aumento perfeito na precisão como resultado da estimulação.
Alteração na precisão percentual estimada 12 minutos após a estimulação, para iTBS versus estimulação simulada.
Desconto subjetivo de esforço - cTBS versus estimulação simulada
Prazo: Alteração no valor subjetivo estimado 72 minutos após a estimulação, para cTBS versus estimulação simulada.
Valores subjetivos estimados a partir de um procedimento de desconto de esforço como uma oferta com desconto variando de 0,0 (desconto de esforço total) a 1,0 (sem desconto de esforço). Valores mais baixos indicam que as pessoas consideram o esforço subjetivo mais caro. A estimulação da explosão Theta para o FEF deve modular a excitabilidade cortical, fazendo com que o FEF no cérebro de algumas pessoas opere mais próximo da criticidade e, no cérebro de outras, opere mais longe da criticidade. Nossa hipótese é que a divergência da criticidade está subjacente ao esforço fenomenológico. Assim, prevemos que a estimulação que faz com que o cérebro das pessoas opere mais próximo da criticidade em relação à farsa sofrerá menos esforço e terá um valor subjetivo mais elevado.
Alteração no valor subjetivo estimado 72 minutos após a estimulação, para cTBS versus estimulação simulada.
Desconto subjetivo de esforço - iTBS versus estimulação simulada
Prazo: Alteração no valor subjetivo estimado 72 minutos após a estimulação, para iTBS versus estimulação simulada.
Valores subjetivos estimados a partir de um procedimento de desconto de esforço como uma oferta com desconto variando de 0,0 (desconto de esforço total) a 1,0 (sem desconto de esforço). Valores mais baixos indicam que as pessoas consideram o esforço subjetivo mais caro. A estimulação da explosão Theta para o FEF deve modular a excitabilidade cortical, fazendo com que o FEF no cérebro de algumas pessoas opere mais próximo da criticidade e, no cérebro de outras, opere mais longe da criticidade. Nossa hipótese é que a divergência da criticidade está subjacente ao esforço fenomenológico. Assim, prevemos que a estimulação que faz com que o cérebro das pessoas opere mais próximo da criticidade em relação à farsa sofrerá menos esforço e terá um valor subjetivo mais elevado.
Alteração no valor subjetivo estimado 72 minutos após a estimulação, para iTBS versus estimulação simulada.
Classificação subjetiva de esforço - cTBS versus estimulação simulada
Prazo: Alteração no valor subjetivo estimado 70 minutos após a estimulação, para cTBS versus estimulação simulada.
Avaliações Likert de esforço subjetivo variando de 1 (baixo esforço) a 10 (alto esforço). A estimulação da explosão Theta para o FEF deve modular a excitabilidade cortical, fazendo com que o FEF no cérebro de algumas pessoas opere mais próximo da criticidade e, no cérebro de outras, opere mais longe da criticidade. Nossa hipótese é que a divergência da criticidade está subjacente ao esforço fenomenológico. Assim, prevemos que a estimulação que faz com que o cérebro das pessoas opere mais próximo da criticidade em relação à farsa sofrerá menos esforço e terá um valor subjetivo mais elevado.
Alteração no valor subjetivo estimado 70 minutos após a estimulação, para cTBS versus estimulação simulada.
Classificação subjetiva de esforço - iTBS versus estimulação simulada
Prazo: Alteração no valor subjetivo estimado 70 minutos após a estimulação, para iTBS versus estimulação simulada.
Avaliações Likert de esforço subjetivo variando de 1 (baixo esforço) a 10 (alto esforço). A estimulação da explosão Theta para o FEF deve modular a excitabilidade cortical, fazendo com que o FEF no cérebro de algumas pessoas opere mais próximo da criticidade e, no cérebro de outras, opere mais longe da criticidade. Nossa hipótese é que a divergência da criticidade está subjacente ao esforço fenomenológico. Assim, prevemos que a estimulação que faz com que o cérebro das pessoas opere mais próximo da criticidade em relação à farsa sofrerá menos esforço e terá um valor subjetivo mais elevado.
Alteração no valor subjetivo estimado 70 minutos após a estimulação, para iTBS versus estimulação simulada.

Colaboradores e Investigadores

É aqui que você encontrará pessoas e organizações envolvidas com este estudo.

Patrocinador

Rutgers, The State University of New Jersey

Investigadores

  • Investigador principal: John A Westbrook, PhD, Rutgers University

Publicações e links úteis

A pessoa responsável por inserir informações sobre o estudo fornece voluntariamente essas publicações. Estes podem ser sobre qualquer coisa relacionada ao estudo.

Publicações Gerais

Datas de registro do estudo

Essas datas acompanham o progresso do registro do estudo e os envios de resumo dos resultados para ClinicalTrials.gov. Os registros do estudo e os resultados relatados são revisados ​​pela National Library of Medicine (NLM) para garantir que atendam aos padrões específicos de controle de qualidade antes de serem publicados no site público.

Datas Principais do Estudo

Início do estudo (Real)

1 de agosto de 2024

Conclusão Primária (Estimado)

1 de junho de 2026

Conclusão do estudo (Estimado)

1 de junho de 2026

Datas de inscrição no estudo

Enviado pela primeira vez

27 de março de 2024

Enviado pela primeira vez que atendeu aos critérios de CQ

27 de março de 2024

Primeira postagem (Real)

3 de abril de 2024

Atualizações de registro de estudo

Última Atualização Postada (Real)

7 de agosto de 2024

Última atualização enviada que atendeu aos critérios de controle de qualidade

5 de agosto de 2024

Última verificação

1 de agosto de 2024

Mais Informações

Termos relacionados a este estudo

Outros números de identificação do estudo

  • 2023001006

Plano para dados de participantes individuais (IPD)

Planeja compartilhar dados de participantes individuais (IPD)?

NÃO

Descrição do plano IPD

Todos os dados anonimizados serão disponibilizados publicamente na conclusão do ensaio no Portal de Dados da Rutgers University (RUresearch).

Informações sobre medicamentos e dispositivos, documentos de estudo

Estuda um medicamento regulamentado pela FDA dos EUA

Não

Estuda um produto de dispositivo regulamentado pela FDA dos EUA

Sim

produto fabricado e exportado dos EUA

Não

Essas informações foram obtidas diretamente do site clinicaltrials.gov sem nenhuma alteração. Se você tiver alguma solicitação para alterar, remover ou atualizar os detalhes do seu estudo, entre em contato com register@clinicaltrials.gov. Assim que uma alteração for implementada em clinicaltrials.gov, ela também será atualizada automaticamente em nosso site .

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