Области мозга, участвующие в звуковой и устной памяти

Цель:

Люди — единственные животные, которые используют язык для общения друг с другом. Помимо многих других требований, людям нужна отличная слуховая долговременная память, чтобы справиться со сложной задачей изучения языка. До сих пор до конца не выяснено, какие области мозга участвуют в передаче слуховых стимулов в долговременную память. Целью этого исследовательского предложения является изучение того, играют ли структуры мозга, которые, как известно, необходимы для производства речи, важную роль в кодировании слуховых стимулов в долговременную память.

Исследуемая популяция:

Мы предлагаем использовать повторяющуюся транскраниальную магнитную стимуляцию (рТМС) для изучения роли

лобных и височно-теменных областях коры при хранении слуховых стимулов в долговременной памяти. Все исследование будет состоять из трех экспериментов. Каждый из трех экспериментов будет состоять из одного-трех сеансов. Сессии 1 и 2 будут обязательными в каждом эксперименте. Сессия 3 потребуется только в том случае, если будут получены положительные результаты на сессии 2. Каждый участник может участвовать только в одном из трех запланированных экспериментов.

В эксперименте 1 мы исследуем потенциальную роль зоны Брока в слуховой памяти. Если мы обнаружим, что rTMS в области Брока мешает выполнению задачи памяти, мы проведем контроль (сеанс 3), чтобы определить, действительно ли нарушение было вызвано вмешательством в восприятие стимула, а не в память как таковую. Мы проведем эксперимент 2, чтобы исследовать возможную роль области Вернике в слуховой памяти. Мы проведем эксперимент 3, чтобы исследовать роль вентральной премоторной коры (PMv) в слуховой памяти.

В эксперименте 2 и 3 мы также проведем тот же контрольный сеанс 3, что и в эксперименте 1, если rTMS ухудшает выполнение задачи на слуховую память. Все эксперименты будут состоять из двух сеансов и дополнительного, третьего сеанса, если будут обнаружены нарушения, вызванные rTMS. В этом случае все участники будут вызваны обратно для контрольного эксперимента. Во время сеанса 1 будет проведено неврологическое обследование, а также клиническая, анатомическая и функциональная МРТ (магнитно-резонансная томография) (функциональная МРТ для второго повторения эксперимента 1 и для эксперимента 3). На сеансе 2 rTMS будет использоваться в попытке временно нарушить функцию области Брокаса (эксперимент 1), TPJ (эксперимент 2) или PMv (эксперимент 3), пока участники выполняют задание слуховой памяти распознавания. Временно нарушая работу коры в этих локализованных областях, мы сможем определить, имеет ли их функция решающее значение для кодирования слуховых стимулов в долговременную память. На контрольном сеансе, который будет проводиться только в том случае, если экспериментальное задание даст положительный результат (т. е. ухудшение), мы проверим слуховое восприятие, попросив участников сделать одинаковые/разные суждения о представленных парах стимулов (аналогичных тем, которые использовались на сеансе 2). с очень короткой задержкой при использовании той же процедуры rTMS, что и в сеансе 2.

В качестве поправки мы хотим расширить сеанс 1, включив в него функциональную МРТ (фМРТ), предназначенную для выявления и уточнения целей для разрушения с помощью rTMS в последующем сеансе: область Брокаса (эксперимент 1) и PMv (эксперимент 3). В частности, мы намерены (1) повторить эксперимент 1 утвержденного протокола с использованием локализации фМРТ еще у 15 субъектов и (2) продолжить эксперимент 3, как описано в исходном протоколе, также с добавлением локализации фМРТ. Первоначальные результаты в эксперименте 1 (зона Брока) оказались малозначимыми, возможно, из-за того, что анатомические ориентиры у разных испытуемых не совпадают (например, Amunts et al., 1999); локализатор фМРТ у каждого субъекта может уменьшить эту изменчивость. В отличие от предыдущего протокола, сеанс 1 нельзя пропустить, если субъект прошел неврологическое обследование и МРТ в прошлом году (экзамен можно пропустить, но фМРТ потребуется всем субъектам). Максимальное количество сеансов на эксперимент останется неизменным и составит три: 1) вступительный осмотр и анатомическая/функциональная МРТ, 2) рТМС и 3) контрольный сеанс, только если наблюдается значительный эффект от рТМС.

В качестве поправки мы также хотим рассматривать три эксперимента как независимые, а не каждый из которых зависит от результатов предыдущего эксперимента (экспериментов). Как указано ниже (разделы 2.3–2.5), экспериментальные данные указывают на участие всех трех областей в изучаемой слухо-моторной сети. Предварительные данные указывают на положительный эффект в эксперименте 2 (TPJ), но это не делает эксперимент 3 спорным. Поэтому мы хотим применить rTMS, нацеленную на фМРТ, к области Брока и PMv в независимых экспериментах.

Критерии оценки:

В сеансе 2 основным показателем результата будет количество правильно запомненных слуховых стимулов. Вторичным результатом будет время реакции на этапе распознавания в эксперименте.

В контрольном эксперименте (если он проводится) первичным показателем результата будет количество правильных одинаковых/различных суждений, а время реакции, опять же, будет второстепенным показателем.