Controle Cognitivo e Organização Funcional do Córtex Frontal

Antecedentes e Justificativa do Estudo:

O desempenho humano numa tarefa deteriora-se quando esta é executada simultaneamente com outra tarefa. Este custo multitarefa tem sido atribuído à competição por recursos computacionais ou biológicos partilhados e há um debate considerável no terreno sobre a natureza específica destes supostos recursos. Sabe-se que a prática extensiva de multitarefa reduz e, às vezes, abole esses custos. Esses ganhos relacionados à prática foram atribuídos a mudanças no processamento central, ao agendamento de tarefas mais eficiente ou ao aprendizado de representações de tarefas especializadas. O córtex pré-frontal humano é fundamental para o controle cognitivo flexível do comportamento e está envolvido na representação de tarefas. No entanto, ainda não se sabe qual o efeito da prática multitarefa nas representações de tarefas pré-frontais. Neste estudo, abordaremos diretamente uma lacuna em nosso conhecimento, testando a ligação entre os custos multitarefa e a geometria das variedades neurais que representam entradas de tarefas no PFC lateral.

Design de estudo:

Visão geral:

Este estudo é um ensaio clínico randomizado, unicêntrico, projetado para examinar o efeito da prática multitarefa no comportamento multitarefa, a geometria das representações neurais de tarefas no córtex pré-frontal lateral e a relação entre esses efeitos. Um total de 60 indivíduos saudáveis ​​​​estão planejados, 30 indivíduos sendo randomizados para cada, o grupo de prática multitarefa (MPG) e o grupo de prática de tarefa única (SPG). Avaliações iniciais e finais do comportamento multitarefa e representações neurais no PFC lateral com fMRI serão realizadas em todos os assuntos.

Tratamentos de estudo:

Tratamento prático de tarefa única:

O tratamento prático de tarefa única envolverá 3 sessões de prática durante as quais os sujeitos praticarão tarefas instruídas em blocos de tarefas individuais. Serão realizados até 48 blocos de prática. Os participantes receberão feedback no final de cada bloco sobre sua precisão e velocidade de resposta e receberão uma meta de melhoria.

Tratamento prático multitarefa:

O tratamento prático multitarefa envolverá 3 sessões de prática durante as quais os sujeitos praticarão tarefas instruídas no paradigma do período refratário psicológico. Serão realizados até 48 blocos de prática. Os participantes receberão feedback no final de cada bloco sobre sua precisão e velocidade de resposta e receberão uma meta de melhoria.

Seleção de Assunto:

Os sujeitos serão recrutados na comunidade de Providence. Os assuntos serão selecionados por telefone. Os critérios de inclusão incluem destro, idade entre 18 e 35 anos e visão normal ou corrigida para normal. Os critérios de exclusão incluem história de déficits psiquiátricos ou neurológicos e contraindicações para RM. Os procedimentos de consentimento serão conduzidos pessoalmente durante a Sessão de Estudo 1 e o consentimento contínuo será obtido periodicamente durante todas as visitas de estudo do laboratório.

Tarefa aleatória:

Até 60 pacientes elegíveis serão designados aleatoriamente para grupos de tratamento SPG ou MPG em uma proporção de 1:1 usando um gerador de números aleatórios codificado em MATLAB. Nem os experimentadores nem os sujeitos do estudo ficarão cegos para a tarefa.

Estrutura do estudo:

Um total de 14 sessões de estudo estão planejadas para cada disciplina. A sessão de estudo 1 será empregada para consentimento informado, agendamento e familiarização com as tarefas do estudo. As avaliações iniciais ocorrerão durante as sessões de estudo 2 a 5. O tratamento será administrado durante as sessões de estudo 6 a 8, durante as quais os participantes receberão 3 sessões de prática multitarefa (MPG) ou 3 sessões de prática de tarefa única (SPG). As avaliações finais ocorrerão durante as sessões de estudo 9 a 12. Descrições detalhadas de cada sessão de estudo e todos os paradigmas usados ​​para medições são fornecidos abaixo.

Paradigmas comportamentais:

Todos os paradigmas de tarefas comportamentais serão implementados usando Psychtoolbox 3 em MATLAB ou em JSPsych. Todas as tarefas envolvem responder a objetos visuais apresentados na tela do computador pressionando teclas no teclado ou em uma caixa de resposta. Os objetos visuais variam em 4 dimensões - forma (quadrado ou círculo), círculo (laranja ou azul), padrão (pontilhado ou listrado) ou tamanho (pequeno ou grande). Junto com o objeto visual, um painel de resposta composto pelos símbolos @ e #. Os participantes serão apresentados a três tarefas diferentes: a tarefa de forma, a tarefa de cor e a tarefa de padrão. Em cada tarefa, eles farão uma classificação binária do objeto visual com base na característica relevante da tarefa (por exemplo, cor na tarefa de cores). Cada classe binária será associada a uma das duas categorias associadas aos símbolos @ e #. Os sujeitos selecionarão então a chave de resposta associada ao símbolo relevante. A posição esquerda-direita dos dois símbolos variará aleatoriamente de tentativa para tentativa, de modo que a posição seja a mesma da tentativa anterior em aproximadamente 50% das tentativas, e cada tipo de tentativa foi associado a um número igual de símbolos esquerdos. e respostas certas.

Paradigma de tarefa única: No paradigma de tarefa única, os objetos visuais serão apresentados por até 2,2 s. O prazo de resposta é de 2,2s. O intervalo entre tentativas será de 1 s. As tentativas são apresentadas em blocos puros de tarefa única, com 64 tentativas por bloco.

Paradigma de tarefas mistas: No paradigma de tarefas mistas, os objetos visuais serão apresentados por até 2,2 s. O prazo de resposta é de 2,2s. O intervalo entre tentativas será oscilado entre 2 e 10 segundos. Tentativas de vários tipos de tarefas serão apresentadas no mesmo bloco, com uma palavra que identifica a tarefa a ser executada em cada tentativa.

Paradigma do Período Refratário Psicológico: No paradigma PRP, dois objetos visuais serão apresentados em cada tentativa, um na metade superior da tela e outro na metade inferior da tela. Os objetos visuais serão apresentados com uma sincronia de início de estímulo (SOA) variando entre 50 ms e 1,5 s. A duração do teste será de até 3 s. O prazo de resposta será de 3 s para responder a ambos os objetos visuais. O intervalo entre tentativas será de 1 s (blocos comportamentais) ou oscilado entre 2 e 10 segundos (blocos de ressonância magnética). Os sujeitos serão instruídos a realizar as tarefas em uma ordem específica (por exemplo, Cor, depois Forma), respondendo ao primeiro estímulo que aparece com a regra associada à primeira tarefa na ordem e ao objeto que aparece em segundo lugar. Um total de 3 ordens de tarefas diferentes serão apresentadas aos sujeitos (por exemplo, Cor -> Forma, Forma -> Cor e Cor -> Padrão) e essas ordens serão contrabalançadas entre os assuntos, de modo que cada tarefa tenha colocado todas as funções igualmente em cada grupo de tratamento. Todas as ordens de tarefa serão administradas durante a linha de base e a linha final.

Protocolo de ressonância magnética:

Cada sujeito será submetido a procedimentos de ressonância magnética durante as visitas de estudo 2, 3, 9 e 10. Cada visita durará 2 horas, durante as quais os participantes receberão instruções de atualização sobre as tarefas comportamentais antes de serem submetidos à ressonância magnética por 1 hora. Durante cada sessão de ressonância magnética de 1 hora, os indivíduos serão primeiro examinados quanto a metal, informados sobre os procedimentos de segurança e requisitos de minimização de movimento e, em seguida, colocados na mesa de digitalização em posição supina. Sua cabeça será estabilizada com acolchoamento macio e seus ouvidos serão protegidos do ruído de ressonância magnética com tampões para os ouvidos. Os sujeitos visualizarão a tela do computador através de um espelho instalado no headstage e receberão duas caixas de resposta para a execução das tarefas e uma campainha de emergência para comunicação com os experimentadores e radiologistas de plantão. Eles serão então submetidos a uma varredura MPRAGE de eco múltiplo (tempo de repetição (TR) = 2530 ms, tempos de eco (TE) = 1,69, 3,55, 5,41 e 7,27 ms, ângulo de inversão = 7 graus, 176 cortes sagitais, 1 × 1 × 1 voxels mm) por 6 minutos durante os quais eles podem fechar os olhos. Em seguida, os indivíduos serão submetidos a 5 a 10 execuções de Echo Planar Imaging (TR = 1000 ms, TE = 32,6 ms, ângulo de inversão = 64, SMS = 5, espaçamento de eco 0,59, 65 fatias intercaladas com tamanho de voxel de 2,4 mm x 2,4 mm x 2,4 mm), cada um com duração de 4 a 9 minutos, durante os quais realizarão vários blocos do paradigma de tarefas mistas (Dias 2 e 9) ou do paradigma PRP (Dias 3 e 10).

Descrições das sessões de estudo:

Sessão de Estudo 1:

Durante a sessão de estudo 1, os sujeitos passarão pelo processo de consentimento com um assistente de pesquisa treinado. Após o consentimento informado ser fornecido, os participantes receberão uma visão geral do estudo e serão apresentados ao procedimento básico da tarefa e às regras de cor, forma e padrão. Eles praticarão cada tarefa no paradigma de tarefa única por 2 blocos cada. Em seguida, serão apresentados ao paradigma PRP com as ordens de tarefas atribuídas, para 6 blocos. No final da sessão, os sujeitos serão informados e remunerados pela sua participação.

Sessão de estudo 2:

Durante a sessão de estudo 2, os sujeitos serão submetidos a medições de linha de base com o paradigma PRP com suas ordens de tarefas atribuídas, por 12 blocos. No final da sessão, os sujeitos serão informados e remunerados pela sua participação.

Sessão de estudo 3:

Durante a sessão de estudo 3, os sujeitos serão submetidos a medições de linha de base com o paradigma de tarefas mistas para 12 blocos. No final da sessão, os sujeitos serão informados e remunerados pela sua participação.

Sessão de estudo 4:

Durante a sessão de estudo 4, os sujeitos serão submetidos a medições básicas das representações neurais das tarefas. O protocolo de ressonância magnética será administrado com o paradigma de tarefas mistas.

Sessão de Estudo 5:

Durante a sessão de estudo 5, os sujeitos serão submetidos a medições básicas das representações neurais das tarefas. O protocolo de ressonância magnética será administrado com o paradigma PRP.

Sessões de estudo 6-8:

Os indivíduos receberão o tratamento durante essas sessões. O grupo de tratamento de prática de tarefa única receberá de 12 a 24 blocos de prática com o paradigma de tarefa única e receberá feedback sobre seu desempenho após cada bloco, juntamente com metas de melhoria. O tratamento prático multitarefa praticará uma das três ordens no paradigma PRP em 12-24 blocos. Os participantes receberão feedback no final de cada bloco sobre sua precisão e velocidade de resposta e receberão uma meta de melhoria.

Sessão de estudo 9:

Durante a sessão de estudo 9, os sujeitos serão submetidos a medições finais com o paradigma PRP com suas ordens de tarefas atribuídas, por 12 blocos. No final da sessão, os sujeitos serão informados e remunerados pela sua participação.

Sessão de estudo 10:

Durante a sessão de estudo 10, os sujeitos serão submetidos a medições finais com o paradigma de tarefas mistas para 12 blocos. No final da sessão, os sujeitos serão informados e remunerados pela sua participação.

Sessão de estudo 11:

Durante a sessão de estudo 11, os sujeitos serão submetidos a medições finais das representações neurais das tarefas. O protocolo de ressonância magnética será administrado com o paradigma de tarefas mistas.

Sessão de estudo 12:

Durante a sessão de estudo 12, os sujeitos serão submetidos a medições finais das representações neurais das tarefas. O protocolo de ressonância magnética será administrado com o paradigma PRP.