Повышение разборчивости речи с помощью транскраниальной стимуляции переменным током (tACS) (StimSpeechCom)

Предыстория и обоснование В Европе 71 миллион человек, или 16% населения, страдают нарушениями слуха. Одним из основных последствий нарушения слуха является снижение способности понимать речь, особенно в акустически сложных условиях, таких как реверберация или шум.

Предлагаемый проект предназначен для развития нашего понимания механизмов, которые можно использовать для поддержки понимания речи в сложных условиях прослушивания, и того, как их можно улучшить у слушателей с нарушениями слуха и пожилых людей.

С этой целью компенсаторные нейронные механизмы артикуляционно-моторной интеграции будут проверены путем применения транскраниальной стимуляции переменным током (tACS) поверх vMC.

Цель(и) Общая цель исследования состоит в том, чтобы пролить свет на компенсаторные механизмы, поддерживающие понимание речи в сложных условиях восприятия.

Эксперименты с 1 по 3. Основная цель состоит в том, чтобы проверить полезность слухо-моторной интеграции для понимания ухудшенной речи (DS).

Одной из вторичных целей является оценка взаимодействия между уровнем деградации DS и улучшением показателей, вызванным tACS. Другая второстепенная цель состоит в том, чтобы изучить потенциальные различия улучшений, вызванных tACS, у молодых и пожилых слушателей с нарушениями слуха.

Эксперимент 4 Основная цель состоит в том, чтобы проверить полезность церебро-акустической когерентности для понимания SIN. Второстепенная цель Эксперимента 4 — проверить, отражает ли цереброакустическая когерентность обработку на уровне слогов.

Статистические соображения:

Для всех экспериментов будут проводиться повторные измерения смешанного эффекта ANOVA. Парные t-критерии, скорректированные для множественных сравнений, будут применяться для апостериорных сравнений.

Количество участников с обоснованием

Анализы мощности проводились отдельно для каждого эксперимента, предполагая промежуточный размер эффекта. Результат анализа мощности предполагает, что минимальный общий размер выборки для эксперимента 1 составляет 30, для экспериментов 2+3 — 50, а для эксперимента 4 — 60.

Эксперимент 1 Результат анализа мощности предполагает, что минимальный общий размер выборки составляет 30 участников младшего возраста.

Эксперимент 2-3 Результат анализа мощности предполагает, что минимальный общий размер выборки составляет 50 человек, включая 25 молодых и 25 пожилых участников; Эксперимент 4 Результат анализа мощности предполагает, что минимальный общий размер выборки составляет 60 человек, включая 30 молодых и 30 пожилых участников эксперимента.

Работа с отсутствующими данными и выбывшими участниками. Выбывшие участники, а также участники, которые должны быть исключены из-за низкого порога слуха, установленного предварительным скринингом, будут заменены вновь набранными участниками. В случае отсутствия данных анализ проводится с имеющимися данными. Данные об отсеве будут проанализированы и анонимизированы по окончании анализа данных.

Вмешательство в исследование

Основным вмешательством в исследовании является стимуляция tACS. Будут использованы два протокола стимуляции.

Протокол стимуляции 1 (SP1), используемый в экспериментах 1-3, включает непрерывную высокочастотную (2 кГц) стимуляцию. В эксперименте 1 SP1 будет применяться онлайн (во время записи aMEP). В экспериментах 2-3 SP1 будет применяться в автономном режиме (до старта задачи) в течение 20 минут.

Протокол стимуляции 2 (SP2), используемый в эксперименте 4, включает в себя онлайн (во время выполнения задачи) низкочастотную речевую огибающую (env) стимуляцию tACS (1-8 Гц).

Во всех экспериментах интенсивность стимуляции будет составлять 2 мА (значение от пика до пика, соответствующее синусоидальной волне с амплитудой ± 1 мА).

Стимуляция будет осуществляться через проводящие резиновые электроды, расположенные над вентральной моторной корой (vMC). Электроды будут размещены в соответствии с Международной системой ЭЭГ 10-20 для определения целевого местоположения.

Кроме того, в эксперименте 1 будет применяться стимуляция ТМС для измерения артикуляционных вызванных моторных потенциалов (aMEP).

Интенсивность стимуляции составит 120% от индивидуального двигательного порога участников [3].

Монофазная одиночная импульсная ТМС будет применяться к моторной коре губ в vMC, чтобы вызвать аМВП.

Процедуры исследования

Предварительный просмотр

• оценка критериев включения/исключения
• сбор демографической информации

Скрининг слуха и восприятия речи

• Скрининг порога слышимости
• Порог приема речи
• Порог приема текста

Субъективный уровень разборчивости Перед экспериментальной сессией каждого эксперимента будет оцениваться субъективный уровень разборчивости, чтобы оценить уровни деградации, которые обеспечивают эффективность распознавания 75% (легкий), 50% (средний) и 25% (сложный). Деградация примет форму вокодирования шума, что позволяет параметрически манипулировать разборчивостью речи. Это манипуляция, которая уменьшает спектральное содержание речи, не затрагивая ее временное содержание. Результат напоминает хриплый роботизированный шепот.

Эксперимент 1:

Каждый участник проходит два сеанса tACS: экспериментальный сеанс с онлайн-tACS на частоте 2 кГц и контрольный сеанс, в котором проводится имитация стимуляции, каждый продолжительностью 20 минут (порядок сеансов уравновешивается). Во время эксперимента аМВП, вызванные ТМС, будут записываться в мышцах губ участников.

Эксперимент 2:

Каждый участник проходит два сеанса tACS: экспериментальный сеанс, на котором проводится tACS на частоте 2 кГц, и контрольный сеанс, на котором проводится имитация стимуляции, каждый продолжительностью 10 минут (порядок сеансов уравновешивается). В течение 20-минутного периода после каждого сеанса tACS участники будут слышать речевые стимулы, ухудшенные на разных уровнях разборчивости. Им будет предложено расшифровать слова, которые они слышат (используя компьютерную клавиатуру), как можно быстрее и не более 10 секунд на каждое задание. Им будет представлено по 30 слов на каждом из уровней деградации низкого, среднего и высокого уровня, а также 30 четких стимулов в случайном порядке.

Эксперимент 3:

Базовое понимание участниками шумово-вокодированной речи (описание процедуры см. в разделе 3.2) будет оцениваться с использованием той же процедуры тестирования, что и в эксперименте 1. В экспериментальной группе tACS с такими же настройками, как описано выше (SP1), будет использоваться для индукции повышенной артикуляционно-моторной возбудимости; в контрольной группе будет доставлена ​​имитация tACS. В течение следующих 20 минут участники пройдут обучение речи с шумовым вокодированием. Обучение будет состоять из 250 слов, представленных парами, сначала чистый экземпляр слова, затем его ухудшенный аналог, через 200 мс после смещения чистого слова. Пары слов будут представлены с дрожащим межпробным интервалом (ITI) 1500 ± 500 мс. Было показано, что этот тип презентации может быть очень эффективным для быстрого улучшения понимания слов с шумовым вокодированием: при презентации 120 элементов (представление занимает около 10 минут) точность идентификации слов участниками улучшилась примерно с 20% до более чем 30. % [4]. Понимание слов с шумовым вокодированием будет снова оцениваться после тренировки.

Эксперимент 4:

Участники проходят два сеанса tACS, на которых они будут проверены на понимание DS, в то время как они получают либо env-tACS, либо обращенные во времени испытания env-tACS, чередующиеся с испытаниями с ложной стимуляцией. Как и в эксперименте 1, участникам будут представлены 30 стимулов, ухудшенных в каждой из трех различных степеней, и 30 чистых стимулов, и их попросят расшифровать слова, которые они слышат, в течение 10 секунд.

Дополнительные аспекты Общие этические соображения Исследование может иметь как научную ценность, связанную с улучшением понимания компенсаторных механизмов, поддерживающих ухудшение понимания речи, так и социальную ценность, поскольку его результаты могут послужить основой для разработки новых стратегий вмешательства для преодоления нарушений слуха. ухудшение или информирование об улучшении существующих. Результаты исследования можно обобщить на многие (если не на большинство) ситуации прослушивания в сложных для восприятия условиях, таких как нарушения слуха. Учитывая, что наибольшее социальное бремя нарушения слуха связано с нормальным возрастным снижением слуха (т. е. пресбиакузисом), мы стремимся распространить обобщаемость результатов на третий возраст, включив выборку участников из пожилого населения.

Заявление о надлежащей клинической практике (GCP) Это исследование будет проводиться в соответствии с протоколом, действующей версией Хельсинкской декларации, Международной конференции по гармонизации-GCP, Швейцарским законом об исследованиях человека, а также другими местными законодательными и нормативными требованиями.

Оценка соотношения «риск-польза» Рисков, связанных с самими исследуемыми вмешательствами, не существует, если соблюдаются критерии исключения, за исключением редких умеренных и преходящих эффектов стимуляции tACS. Не ожидается также рисков несанкционированного доступа к данным через третьих лиц или нежелательной идентификации участников.

Исследования не предполагают немедленной выгоды для участника. Тем не менее, участники (и все остальные) могут извлечь выгоду из потенциально сильных научных и социальных ценностей исследования, возникающих в результате лучшего понимания (компенсаторных) нейронных механизмов, участвующих в сложном восприятии речи, и медицинских устройств (например, слуховых аппаратов), которые могут следовать. .

Контроль качества и защита данных Меры качества Для обеспечения хорошего качества данных все участники проекта проходят обучение по всем важным аспектам, связанным с исследованием. Персоналу будут предоставлены теоретические и практические знания о конкретном устройстве для неинвазивной электрической стимуляции мозга, а также об экспериментальном протоколе, используемом в конкретном эксперименте, в котором он/она участвует, путем тщательного изучения экспериментального протокола и проведения практических занятий. Чтобы гарантировать, что данные не будут потеряны или повреждены, они будут храниться двойно. Исследователь будет проводить регулярные проверки качества данных.

Для обеспечения качества спонсор, комитет по этике или независимый наблюдатель за исследованием могут посетить исследовательские центры. В таких случаях предоставляется прямой доступ к исходным данным и всем файлам, связанным с исследованием. Все вовлеченные стороны сохраняют данные участников строго конфиденциальными.

Запись данных и исходные данные

Электронная форма истории болезни (e-CRF) будет храниться для:

• участники, которые были включены* и успешно завершили исследование
• участники, которые были включены* в исследование, но должны были быть исключены из-за субнормального слуха, установленного предварительным скринингом (участники осведомлены о такой возможности, поскольку это будет указано как в информационном листе участника, так и в информированном согласии) *включение определяется путем подписания формы согласия. Исследователь несет ответственность за то, чтобы все данные в ходе исследования были полностью и правильно введены в соответствующую базу данных. Основные документы должны храниться не менее 10 лет после очередного окончания или досрочного прекращения соответствующего обучения (ст. 25 дер КлинВ). Электронные CRF не будут идентифицировать участников по их имени или дате рождения, но предоставят соответствующие идентификационные номера с фиктивным кодом. Электронные CRF будут храниться на листе Excel, защищенном паролем, и будут доступны только уполномоченному персоналу, которому данные требуются для выполнения своих обязанностей в рамках исследования. Главный исследователь будет контролировать правильность ввода данных в базу данных.

Исходными документами в этом исследовании являются демографические данные, формы информированного согласия, числа рандомизации, (S)AE и результаты соответствующих обследований. Данные, записанные в e-CRF, представляют собой анонимный идентификатор участника, возраст, дату участия, критерии включения и исключения, пороги слышимости, назначенные условия и субъективную оценку лечения.

Конфиденциальность и кодирование Данные об испытаниях и участниках будут обрабатываться с максимальной осторожностью и будут доступны только уполномоченному персоналу, которому эти данные необходимы для выполнения своих обязанностей в рамках исследования. В CRF и других документах, относящихся к конкретному исследованию, участники идентифицируются только по уникальному номеру участника, хранящемуся в идентификационном списке участников.

В целях защиты от несанкционированного или случайного разглашения, изменения, удаления, копирования и кражи, но в то же время для обеспечения прослеживаемости (аудиторский след; КлинО, ст. 18), исследователь будет хранить идентификационный список участников в двух форматах. Электронная версия будет храниться в защищенной сетевой папке ответственного исследовательского центра (Цюрихский университет (UZH) или Inselspital Bern), доступной только исследователям. Кроме того, бумажная версия будет заперта в здании Психологического института УЖ и доступна только следователю.

Хранение и уничтожение данных исследования Все данные исследования хранятся в архиве в течение 10 лет после прекращения исследования или досрочного прекращения исследования. Все данные исследования (включая цифровые копии физических документов) будут храниться в двух архивах, чтобы гарантировать доступность резервной копии на случай, если файлы в одном из архивов будут повреждены, неправильно изменены или утеряны. Таким образом, данные будут храниться в защищенной сетевой папке УЖ, доступной только участникам проекта и только в сети Цюрихского университета, а также в защищенной паролем папке на жестком диске большой емкости (HDD). Если центральное резервное хранилище УЖ станет доступным до окончания исследования, данные с жесткого диска будут перемещены туда. Бумажные данные (то есть информированное согласие и анкеты) будут заперты в здании УЖ.

Мониторинг и регистрация В связи с низкими рисками, связанными с этим исследованием, будет применяться внутренний мониторинг исследования: главный исследователь будет регулярно проверять протокол, данные и информированные согласия, полученные участниками проекта, на предмет точности и следить за тем, чтобы не было пропущенных данных. и хранение данных в соответствии с протоколом. Исходные данные/документы будут доступны наблюдателям, и во время мониторинга будут даны ответы на вопросы.

Исследование также будет зарегистрировано на национальном языке (немецком) на Швейцарском национальном портале клинических испытаний (SNCTP) через BASEC.

Финансирование/Публикация/Декларация о заинтересованности Исследование полностью финансируется Швейцарским национальным научным фондом (SNSF). После статистического анализа каждого эксперимента руководитель проекта сделает неопубликованные препринты, не прошедшие экспертную оценку, доступными через портал открытого доступа (например, BioRχive®) и приложит все усилия для публикации данных в научном рецензируемом журнале. журнал. Только неклинические данные будут доступны в анонимной форме. Результаты испытаний будут сообщены участникам, если они укажут, что хотят быть проинформированы о результатах исследования.

Все участники проекта заявляют об отсутствии конфликта интересов.