Улучшение визуального восприятия и зрительно-моторного обучения с помощью нейробиоуправления взаимодействием мозговой сети. (NF-BrainNet)
Нейронаука долгое время фокусировалась на понимании активности мозга во время выполнения задач. В результате современные методы обучения направлены на максимальную активацию мозга во время тренируемого задания. Однако новые данные показывают, что это может быть неэффективным путем. Люди достигают максимальной производительности только тогда, когда сеть мозга находится в состоянии высокого спонтанного взаимодействия и связи между областями мозга перед тренировкой или, другими словами, в состоянии высокой «сетевой связи». В этом случае требуются минимальные усилия во время выполнения задачи. Это требует новых стратегий обучения, направленных на стимулирование более высокой сетевой коммуникации до выполнения задачи. Исследователи ранее показали, что здоровые люди могут научиться усиливать сетевое взаимодействие двигательных областей (то есть областей, которые контролируют движение), когда они получают обратную связь в реальном времени о своей текущей деятельности, которая известна как нейробиоуправление. При нейробиоуправлении субъекты получают непрерывную обратную связь о состоянии их мозговой активности в настоящий момент. Благодаря этой обратной связи они могут научиться изменять свою собственную мозговую деятельность.
Целью настоящего исследования является подтверждение нейробиоуправления в качестве нового подхода к лечению для стимулирования высокой сетевой коммуникации в состоянии покоя (т. .
Обзор исследования
Статус
Условия
Подробное описание
Как исследователи увидели в пилотном исследовании, участники не могут улучшить сетевую коммуникацию зрительных областей мозга (то есть областей, которые обрабатывают световые стимулы) с помощью нейробиоуправления, когда обратная связь воспринимается глазами. Следовательно, цель эксперимента 1 — найти альтернативную форму обратной связи, с помощью которой участники могут эффективно улучшить сетевое общение. В частности, участники получат нейробиоуправление в виде звука, вибрации на коже или того и другого. Для нейробиоуправления в качестве звука исследователи будут использовать расслабляющие звуки, которые, как ранее было обнаружено, улучшают сетевое общение. Для нейробиоуправления в виде вибрации электрические или вибротактильные стимуляторы будут стимулировать как руки, так и ноги, поскольку предыдущие исследования показали положительное влияние на коммуникацию в сети мозга. Интенсивность сенсорной стимуляции будет регулироваться на основе текущего уровня сетевой связи между целевой областью мозга и остальной частью мозга. Таким образом, более тесная связь приводит к снижению интенсивности обратной связи. Идея состоит в том, что субъекты учатся поддерживать состояние высокой коммуникации без сенсорной обратной связи. Субъекты получат инструкцию понизить уровень обратной связи без указания какой-либо конкретной стратегии мысленного воображения, поскольку исследователи ранее заметили, что никакая конкретная задача мысленного воображения не способна усилить FC альфа-диапазона без обратной связи. Наконец, чтобы изучить влияние на поведенческий уровень, исследователи будут дополнительно оценивать визуальное восприятие в начале и в конце каждого сеанса, как и в предыдущем исследовании.
В эксперименте 2 используется модальность нейробиоуправления из эксперимента 1, чтобы проверить, может ли усиление сетевого взаимодействия посредством нейробиоуправления привести к улучшению зрительно-моторного обучения. Зрительно-моторное обучение будет измеряться с помощью задачи рисования зеркала, потому что у исследователей есть доказательства осуществимости из предыдущего исследования и потому что это представляет собой хорошую модель для повторного обучения по мере необходимости в клиниках.
В обоих экспериментах участники пройдут магнитно-резонансную томографию (МРТ). Эта МРТ повысит точность нейробиоуправления.
Тип исследования
Регистрация (Действительный)
Фаза
- Непригодный
Контакты и местонахождение
Места учебы
-
-
-
Bern, Швейцария, 3010
- Division of Neurorehabilitation, Department of Neurology, Inselspital, Bern University Hospital, University of Bern, Switzerland.
-
-
Критерии участия
Критерии приемлемости
Возраст, подходящий для обучения
Принимает здоровых добровольцев
Описание
Критерии включения:
- Подписанное информированное согласие
- Возраст не моложе 18 лет
- Нормальное или скорректированное до нормального зрение
- Отсутствие неврологических или психических заболеваний
- Отсутствие регулярного употребления бензодиазепинов или нейролептиков
Критерий исключения:
- Любое хирургическое вмешательство в головной мозг
- Злоупотребление наркотиками или алкоголем
- Наличие в организме не безопасного для МРТ металла
Учебный план
Как устроено исследование?
Детали дизайна
- Основная цель: Уход
- Распределение: Рандомизированный
- Интервенционная модель: Факторное присвоение
- Маскировка: Одинокий
Оружие и интервенции
Группа участников / Армия |
Вмешательство/лечение |
|---|---|
|
Экспериментальный: Эксперимент 1
Участники примут участие в трех различных сессиях.
В каждом сеансе сетевое общение в зрительных областях будет сочетаться с интенсивностью звука, тактильной стимуляцией или и тем, и другим.
|
Сетевое взаимодействие, измеренное с помощью ЭЭГ в зрительных областях, будет связано с интенсивностью звука.
Сетевое взаимодействие, измеренное с помощью ЭЭГ в зрительных областях, будет связано с интенсивностью тактильной стимуляции (например, электрические или вибротактильные стимуляторы, применяемые к обеим рукам и ногам).
Сетевое взаимодействие, измеренное с помощью ЭЭГ в зрительных областях, будет связано с интенсивностью звуковой и тактильной стимуляции.
|
|
Экспериментальный: Эксперимент 2 (группа А)
Участники проходят тренировку нейробиоуправления сетевой связи между целевой областью мозга (т. е. левой верхней теменной областью) и остальной частью мозга в течение примерно 20 минут (точная продолжительность будет определена на основе опыта эксперимента 1) с использованием сенсорной обратной связи. модальность, определенная в эксперименте 1.
Затем они выполняют задачу рисования зеркала.
|
Участники тренируются, чтобы уменьшить интенсивность сенсорной стимуляции (определенной в эксперименте 1), которая связана с сетевым взаимодействием в определенной области мозга.
|
|
Активный компаратор: Эксперимент 2 (группа Б)
Участники будут использовать нейробиоуправление для обучения сетевой коммуникации контрольной области мозга в другом (правом) полушарии, которая напрямую не связана с обработкой или обучением зрительно-моторных функций, используя в остальном ту же продолжительность и настройку обратной связи.
Это условие управления позволяет получить аналогичный опыт обратной связи и, следовательно, истинное ослепление.
Кроме того, он позволяет оценить пространственную специфику тренировки с обратной связью.
После нейробиоуправления они выполняют задачу рисования зеркала.
|
Участники тренируются, чтобы уменьшить интенсивность сенсорной стимуляции (определенной в эксперименте 1), которая связана с сетевым взаимодействием в определенной области мозга.
|
|
Без вмешательства: Эксперимент 2 (группа С)
Участники не будут получать нейробиоуправление, а будут напрямую обучаться задаче рисования зеркала.
|
Что измеряет исследование?
Первичные показатели результатов
Мера результата |
Мера Описание |
Временное ограничение |
|---|---|---|
|
Изменения в сетевом общении
Временное ограничение: FC альфа-диапазона будет измеряться с помощью ЭЭГ в течение 10 минут (мин) до нейробиоуправления, в течение ок. 20 мин во время нейробиоуправления и в течение 10 мин после нейробиоуправления.
|
Первичным показателем результата для обоих экспериментов будет изменение сетевой коммуникации во время нейробиоуправления, измеренное с помощью электроэнцефалографии (ЭЭГ).
Сетевая связь будет рассчитываться как функциональная связность альфа-диапазона (FC), как описано в подтверждающих документах исследователей.
|
FC альфа-диапазона будет измеряться с помощью ЭЭГ в течение 10 минут (мин) до нейробиоуправления, в течение ок. 20 мин во время нейробиоуправления и в течение 10 мин после нейробиоуправления.
|
Вторичные показатели результатов
Мера результата |
Мера Описание |
Временное ограничение |
|---|---|---|
|
Визуальное восприятие
Временное ограничение: В начале каждого занятия будет даваться задание на визуальное восприятие. Затем, через 10 мин ЭЭГ, ок. 20 минут нейробиоуправления и 10 минут ЭЭГ задача будет повторяться.
|
Вторичной мерой результата эксперимента 1 будет поведенческая характеристика визуального восприятия.
Улучшение зрительных характеристик приводит к более высокому проценту обнаруженных стимулов либо в левой, либо в правой половине экрана, как в контрольном документе исследователей.
|
В начале каждого занятия будет даваться задание на визуальное восприятие. Затем, через 10 мин ЭЭГ, ок. 20 минут нейробиоуправления и 10 минут ЭЭГ задача будет повторяться.
|
|
Зрительно-моторное обучение
Временное ограничение: Предварительный тест в течение 5 минут в задаче рисования зеркала будет получен после 10-минутной ЭЭГ и 20-минутной нейробиоуправления. Затем, после 20-минутного обучения выполнению задания, будет проведен пост-тест продолжительностью 5 минут.
|
Вторичной мерой результата для эксперимента 2 будет улучшение обучения в задаче зрительно-моторного обучения.
В частности, задача зрительно-моторного обучения, которая будет использоваться, — это задача рисования зеркала.
Как и в документах по валидации, интерес представляют две переменные: количество ошибок и время выполнения.
|
Предварительный тест в течение 5 минут в задаче рисования зеркала будет получен после 10-минутной ЭЭГ и 20-минутной нейробиоуправления. Затем, после 20-минутного обучения выполнению задания, будет проведен пост-тест продолжительностью 5 минут.
|
Соавторы и исследователи
Соавторы
Следователи
- Главный следователь: Adrian Guggisberg, Prof. Dr., Division of Neurorehabilitation, Department of Neurology, Inselspital, Bern University Hospital, University of Bern, Switzerland.
Публикации и полезные ссылки
Общие публикации
- Mottaz A, Solca M, Magnin C, Corbet T, Schnider A, Guggisberg AG. Neurofeedback training of alpha-band coherence enhances motor performance. Clin Neurophysiol. 2015 Sep;126(9):1754-60. doi: 10.1016/j.clinph.2014.11.023. Epub 2014 Dec 6.
- Guggisberg AG, Honma SM, Findlay AM, Dalal SS, Kirsch HE, Berger MS, Nagarajan SS. Mapping functional connectivity in patients with brain lesions. Ann Neurol. 2008 Feb;63(2):193-203. doi: 10.1002/ana.21224.
- Guggisberg AG, Dalal SS, Zumer JM, Wong DD, Dubovik S, Michel CM, Schnider A. Localization of cortico-peripheral coherence with electroencephalography. Neuroimage. 2011 Aug 15;57(4):1348-57. doi: 10.1016/j.neuroimage.2011.05.076. Epub 2011 Jun 7.
- Dubovik S, Pignat JM, Ptak R, Aboulafia T, Allet L, Gillabert N, Magnin C, Albert F, Momjian-Mayor I, Nahum L, Lascano AM, Michel CM, Schnider A, Guggisberg AG. The behavioral significance of coherent resting-state oscillations after stroke. Neuroimage. 2012 May 15;61(1):249-57. doi: 10.1016/j.neuroimage.2012.03.024. Epub 2012 Mar 13.
- Paszkiel S, Dobrakowski P, Lysiak A. The Impact of Different Sounds on Stress Level in the Context of EEG, Cardiac Measures and Subjective Stress Level: A Pilot Study. Brain Sci. 2020 Oct 13;10(10):728. doi: 10.3390/brainsci10100728.
- Freyer F, Reinacher M, Nolte G, Dinse HR, Ritter P. Repetitive tactile stimulation changes resting-state functional connectivity-implications for treatment of sensorimotor decline. Front Hum Neurosci. 2012 May 23;6:144. doi: 10.3389/fnhum.2012.00144. eCollection 2012.
- Allaman L, Mottaz A, Guggisberg AG. Disrupted resting-state EEG alpha-band interactions as a novel marker for the severity of visual field deficits after brain lesion. Clin Neurophysiol. 2021 Sep;132(9):2101-2109. doi: 10.1016/j.clinph.2021.05.029. Epub 2021 Jun 28.
- Allaman L, Mottaz A, Kleinschmidt A, Guggisberg AG. Spontaneous Network Coupling Enables Efficient Task Performance without Local Task-Induced Activations. J Neurosci. 2020 Dec 9;40(50):9663-9675. doi: 10.1523/JNEUROSCI.1166-20.2020. Epub 2020 Nov 6.
- Manuel AL, Guggisberg AG, Theze R, Turri F, Schnider A. Resting-state connectivity predicts visuo-motor skill learning. Neuroimage. 2018 Aug 1;176:446-453. doi: 10.1016/j.neuroimage.2018.05.003. Epub 2018 May 4.
Даты записи исследования
Изучение основных дат
Начало исследования (Действительный)
Первичное завершение (Действительный)
Завершение исследования (Действительный)
Даты регистрации исследования
Первый отправленный
Впервые представлено, что соответствует критериям контроля качества
Первый опубликованный (Действительный)
Обновления учебных записей
Последнее опубликованное обновление (Оцененный)
Последнее отправленное обновление, отвечающее критериям контроля качества
Последняя проверка
Дополнительная информация
Термины, связанные с этим исследованием
Дополнительные соответствующие термины MeSH
Другие идентификационные номера исследования
- 2022-00976
Планирование данных отдельных участников (IPD)
Планируете делиться данными об отдельных участниках (IPD)?
Информация о лекарствах и устройствах, исследовательские документы
Изучает лекарственный продукт, регулируемый FDA США.
Изучает продукт устройства, регулируемый Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США.
продукт, произведенный в США и экспортированный из США.
Эта информация была получена непосредственно с веб-сайта clinicaltrials.gov без каких-либо изменений. Если у вас есть запросы на изменение, удаление или обновление сведений об исследовании, обращайтесь по адресу register@clinicaltrials.gov. Как только изменение будет реализовано на clinicaltrials.gov, оно будет автоматически обновлено и на нашем веб-сайте. .