Обычная tDCS или tDCS высокой четкости для улучшения обучения неявным двигательным последовательностям у здоровых молодых людей?

ДИЗАЙН ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследователи проведут простое слепое, ложно-контролируемое, уравновешенное исследование. Для специфичного для последовательности аспекта IMSL (первичный результат) смешанный факторный повторный анализ ANOVA будет проводиться с «устройством» (2 уровня: обычная tDCS, HD tDCS) в качестве фактора между субъектами и «стимуляция» (2 уровня: анодный, фиктивный), «блоки» (2 уровня: случайный блок, среднее значение соседних блоков) и «время» (3 уровня: в течение, после 5 минут, после 1 недели) как внутрисубъектные факторы. Точно так же для общего обучения (вторичный результат) смешанный факторный дисперсионный анализ с повторными измерениями будет выполняться с «устройством» (2 уровня: обычная tDCS, HD tDCS) в качестве фактора между субъектами и «стимуляция» (2 уровня: анодный, имитация) , «блоки» (7 уровней: блоки 1-6, блок 8) и «время» (3 уровня: в течение, после 5 минут, после 1 недели) как внутрисубъектные факторы. Участники случайным образом распределяются либо в обычную группу tDCS, либо в группу HD tDCS путем блочной рандомизации. Все участники получат как анодную (настоящую), так и фиктивную (плацебо) tDCS в случайном порядке. Уравновешивание будет выполнено независимым исследователем с использованием Microsoft Excel®.

НАБОР СТРАТЕГИИ

Здоровые молодые люди будут набраны из Брюссельского свободного университета. Никаких ограничений или запретов для субъектов нет.

МАТЕРИАЛЫ

Для традиционной tDCS будет использоваться стимулятор постоянного тока низкой интенсивности 1x1 (Soterix Medical Inc, Нью-Йорк, США) для генерации и доставки tDCS через пару идентичных квадратных резиновых электродов (размер 35 см2), помещенных в прямоугольные пропитанные физиологическим раствором электроды. губки. Для стимуляции M1 электроды будут размещены над C3 или C4 в соответствии с международной системой электроэнцефалограмм 10-20, совпадая с M1, контралатеральным по отношению к работающей руке. Референтный электрод будет расположен на F1 или F2, ипсилатерально к исполняющей руке.

Ток стимуляции будет медленно увеличиваться с 0 миллиампер (мА) до 2 мА в течение одной минуты. Для анодного состояния tDCS эта интенсивность будет поддерживаться в течение всего времени SRT-задачи (примерно 20 минут), что находится в пределах научно обоснованных стандартов безопасности для tDCS. Это приведет к плотности тока 0,057 мА/см2. Для фиктивного состояния tDCS - без ведома субъекта - стимуляция будет постепенно уменьшаться до 0 мА сразу после одноминутного нарастания. Во время последнего блока SRT-задачи это постепенное увеличение и уменьшение текущей стимуляции будет повторяться для оптимизации процесса ослепления участников. Чтобы контролировать ослепление субъектов, после последнего сеанса испытуемых спросят, знали ли они о состоянии стимуляции или нет. Преходящие побочные эффекты будут зарегистрированы экспериментатором во время и через две недели после протокола tDCS и могут включать легкое зудящее ощущение под электродом, покраснение кожи под электродом, головную боль, тошноту, утомляемость или бессонницу.

Для tDCS высокого разрешения будет использоваться адаптер многоканальной стимуляции 4x1 (Soterix Medical Inc, Нью-Йорк, США) для доставки tDCS HD через M1. При подключении обычного устройства tDCS (описанного выше) к этому многоканальному адаптеру стимуляции постоянный ток подается по конфигурации 4x1 HD tDCS, что позволяет проводить нейромодуляцию, ограниченную желаемой областью. В отличие от относительно больших губчатых электродов, используемых в обычных монтажах tDCS (рис. 1A), стимуляция с помощью HD tDCS осуществляется с помощью одного центрального гелевого электрода и четырех обратных электродов, помещенных в пластиковые корпуса, встроенные в колпачок ЭЭГ (рис. 1B). ). Настройка устройства будет производиться в соответствии с обширным экспериментальным протоколом, предоставленным Вилламаром и его коллегами (2013). Для стимуляции левого M1, противоположного работающей правой руке, анодная стимуляция будет осуществляться через центральный электрод, соответствующий C3, и удерживаться на месте с помощью специально разработанного синтетического колпачка для удержания электродов HD-tDCS на голове. Обратные электроды расположены в точках Cz, F3, T7 и P3 (международная система электроэнцефалограмм 10-20), см. рисунок 2. Для правой руки M1, противоположной левой руке, центральный электрод будет расположен в точке C4, а возвратные электроды — в точках Cz, F4, T8 и P4. Стимулирующий (анодальный) постоянный ток будет увеличиваться в течение 60 секунд до интенсивности 2 мА и поддерживаться в течение всего времени выполнения задачи SRT (около 20 минут).

Задача Serial Reaction Time (задача SRT) будет использоваться для определения IMSL. Задание SRT будет выполняться на ноутбуке с использованием программного обеспечения E-Prime® (Psychology Software Tools, Inc., Питтсбург, Пенсильвания, США). Участникам будет предложено нажать горизонтально выровненные клавиши ответа C, V, B, N стандартной клавиатуры azerty для крайней левой, левой, правой, самой правой цели соответственно. Ответы будут даваться указательным пальцем наименее пораженной руки в случае людей с болезнью Паркинсона и доминирующей рукой в ​​случае здорового контроля. Если обе руки одинаково поражены у людей с БП, то будет использоваться и доминирующая рука. Клавиши ответа C, V, B и N будут единственными видимыми клавишами, все остальные клавиши будут скрыты.

ПРОЦЕДУРА

Эксперимент будет проходить в лаборатории Свободного университета Брюсселя (VUB) или в тихой комнате в доме участника под наблюдением исследователя.

После сеанса скрининга (T0), в ходе которого будут собраны базовые демографические характеристики (пол, возраст, доминирующая рука). Участники будут отнесены либо к обычной группе tDCS, либо к группе HD tDCS, и их будут наблюдать четыре раза (T1-T4) в течение от минимум пяти до максимум одиннадцати недель. Все четыре занятия начнутся с тренировочного SRT-задания из одного случайного блока из 25 попыток, за которым последует фактическое экспериментальное SRT-задание из восьми блоков из 72 испытаний с 30-секундным перерывом между последовательными блоками. В блоках с 1 по 6 и в блоке 8 порядок цели (т. черная точка) местоположения будут следовать повторяющейся последовательности. Это неизвестно участнику. Обоснование заключается в том, что время реакции будет уменьшаться при повторении последовательности в блоках 1-6 и 8, что указывает на общий тренировочный эффект (вторичный показатель результата). Когда повторяющаяся последовательность внезапно меняется на случайную последовательность в Блоке 7, время реакции увеличивается в Блоке 7 и еще раз уменьшается в регулярно упорядоченном Блоке 8, что указывает на эффект обучения, специфичный для последовательности (первичный показатель результата). Чтобы контролировать возможные эффекты переноса, задача SRT будет следовать разной последовательности в каждом состоянии стимуляции (например, 132342134142 в T1-T2 и 243413241213 в T3-T4). Чтобы убедиться, что IMSL не зависит от конкретной последовательности, шесть различных структурно идентичных последовательностей из 12 элементов будут уравновешены между участниками.

Первый интервенционный сеанс (T1) будет запланирован как минимум через 1 неделю после сеанса скрининга (T0) и будет состоять из активной (анодальной) tDCS или фиктивной (плацебо) tDCS, вводимой во время задачи SRT. Через пять минут после tDCS испытуемых попросят выполнить короткую версию задачи SRT из трех блоков без применения tDCS для изучения потенциальных краткосрочных эффектов консолидации: блоки 1 и 3 следуют той же регулярной последовательности, что и ранее; Блок 2 следует случайной последовательности.

Вторая сессия (T2) будет запланирована через неделю. В течение этого недельного сеанса после tDCS будет выполняться та же полная версия задачи SRT, что и предыдущей неделей, но на этот раз без применения tDCS, чтобы определить потенциальные долгосрочные эффекты консолидации. После T2 будет запланирован период вымывания продолжительностью не менее трех недель для контроля эффектов переноса между двумя условиями стимуляции (активная/фиктивная tDCS). Будет иметь место перекрест, и та же самая процедура с противоположным условием стимуляции будет повторяться во время третьего (T3) интервенционного и четвертого (T4) сеанса последующего наблюдения. Половина участников в каждой группе получит активную tDCS во время T1 и фиктивную tDCS во время T3, в то время как другая половина участников получит эти условия в обратном и рандомизированном порядке.

Текущая стимуляция будет медленно увеличиваться с 0 мА до 2 мА в течение одной минуты. Для анодного состояния tDCS эта интенсивность будет поддерживаться в течение всего времени SRT-задачи (примерно 20 минут). Для фиктивного состояния tDCS - без ведома субъекта - стимуляция будет постепенно уменьшаться до 0 мА сразу после одной минуты. нарастить.

Анкета после SRT-задачи будет заполнена после последнего сеанса (T4), чтобы определить, осознали ли участники последовательный характер задачи. Если участники укажут, что, по их мнению, появилась определенная последовательность, они должны будут как можно точнее воспроизвести последовательность последней сессии.

СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ

Все статистические анализы будут проводиться с использованием статистического пакета для социальных наук (SPSS) версии 26 компании International Business Machines (IBM). Уровень значимости будет установлен на уровне α = 0,05. Тенденция к значимости будет определяться как 0,05 ≤ α < 0,10. При необходимости будут внесены соответствующие поправки для множественных сравнений. Будут представлены размеры эффекта Коэна f со значениями 0,10, .25 и .40 представляющие малые, средние и большие размеры эффекта соответственно.

В случае нулевых эффектов исследователи придут к выводу, что нет никаких доказательств различия между условиями. Тем не менее, исследователи также рассчитывают апостериорные коэффициенты Байеса для каждой группы (традиционная tDCS, HD tDCS), чтобы оценить, можно ли интерпретировать отсутствие различий в обучении последовательности между условиями анодной и фиктивной стимуляции как свидетельство отсутствия эффекта. tDCS по обучению последовательности.

Корреляционный анализ, с поправкой Бонферрони для множественных сравнений, будет выполняться, чтобы выяснить, коррелирует ли количество IMSL с демографическими переменными (включая клинические подтипы БП). Если допущения для параметрического тестирования нарушаются, будет рассчитан непараметрический альтернативный Rho Спирмена.

Результаты SRT-задач во время, через 5 минут после и через одну неделю после имитации tDCS будут служить базовыми показателями для сравнения с результатами после фактического анодного tDCS.

Анализ производительности задачи SRT будет основываться на среднем времени реакции (RT) на блок, а не на среднем RT, чтобы свести к минимуму возможные побочные эффекты. Пробные пробы, первый ответ после каждого перерыва, ошибочные ответы и ответы, следующие за ошибкой, будут исключены из анализа. Медиана RT на блок будет проанализирована для определения (1) общего эффекта обучения (вторичная мера результата) и (2) эффекта обучения, специфичного для последовательности (первичная мера результата).

Общие эффекты обучения во время и через одну неделю после tDCS будут получены из снижения средних значений времени восстановления по семи регулярно секвенируемым блокам (т.е. Блоки 1-6 и Блок 8). Это не будет применимо к 5-минутной задаче SRT после tDCS, поскольку это короткая версия, состоящая всего из трех блоков. ANOVA с повторными измерениями 2x2x2x7 будет проводиться с использованием устройства (обычный tDCS, HD tDCS) в качестве межсубъектного фактора и стимуляции (активная, фиктивная), времени (во время, после 1 недели) и блока (блоки 1-6, блок 8), как в пределах -предметные факторы.

Эффекты обучения, специфичные для последовательности, в течение 5 минут и 1 недели после tDCS будут проанализированы путем вычитания среднего значения медианы RT соседних секвенированных блоков (блоки 6 и 8 во время стимуляции и через одну неделю после tDCS; блоки 1 и 3 в 5 минут после tDCS) от медианы RT случайного блока (блок 7 во время стимуляции и через 1 неделю после tDCS; блок 2 через 5 минут после tDCS). Повторные измерения ANOVA 2x2x2x3 (или подписанные ранговые тесты Фридмана и Уилкоксона в качестве непараметрических альтернатив) будут выполняться с использованием устройства (обычный tDCS, HD tDCS) в качестве межсубъектного фактора и стимуляции (активная, фиктивная), последовательности (случайный блок, среднее значение соседних секвенированных блоков) и время (в течение, после 5 минут, после 1 недели) в качестве внутрисубъектных факторов.

В случае нарушения предположений о сферичности будут сообщены поправки Гринхауса-Гейссера или Хюина-Фельдта. Для дальнейшего анализа существенных основных эффектов и эффектов взаимодействия будут применяться t-критерии с поправкой Бонферрони.

Процент ошибок в задаче SRT обычно невелик и, следовательно, из-за ограниченного числа наблюдений менее чувствителен к IMSL. Процент ошибочных реакций на блок будет рассчитываться как для условий стимуляции (анодальная, имитация), так и для трех измерений с течением времени (одновременно, после 5 минут, после 1 недели). Тест остатков Шапиро-Уилка будет проведен для оценки нормальности распределения.

Последовательная оценка, как мера результата для явного знания, будет рассматриваться как ковариата в анализе. Стьюдентный критерий независимых выборок (или непараметрический альтернативный U-критерий Манна-Уитни) будет проводиться, чтобы установить, отличаются ли последовательные баллы (x/12) обычной группы tDCS от группы HD tDCS.