Эта страница была переведена автоматически, точность перевода не гарантируется. Пожалуйста, обратитесь к английской версии для исходного текста.

Критичность мозга, глазодвигательный контроль и когнитивные усилия

5 августа 2024 г. обновлено: Andrew Westbrook, PhD, Rutgers, The State University of New Jersey

Стимуляция тета-всплеска модулирует критичность и когнитивный контроль

В рамках проекта изучаются электроэнцефалография, МРТ и поведенческие измерения, указывающие гибкость (динамику критического состояния) мозга, когда здоровые молодые люди выполняют сложные когнитивные задачи, а также в ответ на транскраниальную магнитную стимуляцию.

Обзор исследования

Статус

Рекрутинг

Условия

Вмешательство/лечение

Подробное описание

Мозг здорового человека представляет собой сложную динамическую систему, которая, как предполагается, работает в состоянии покоя вблизи фазового перехода — на границе между порядком и хаосом. Близость к этой критической точке является функционально адаптивной, поскольку обеспечивает максимальную гибкость, динамический диапазон и способность передачи информации, что влияет на кратковременную память и когнитивный контроль. Отклонение от этой критической точки стало коррелировать с различными формами психопатологии и невропатии, что позволяет предположить, что расстояние от критической точки является как потенциальным биомаркером расстройства, так и мишенью для вмешательства в нарушенный мозг. Исследователи также выдвинули гипотезу, что выполнение задачи зависит от того, насколько близко мозг работает к критичности во время выполнения задачи, а также что субъективное когнитивное усилие является отражением отклонения от критичности, вызванного выполнением сложных задач.

Предполагается, что ключевым параметром управления, определяющим расстояние от критичности в покоящемся мозге, является баланс коркового возбуждения и торможения («баланс E/I»). Транскраниальная магнитная стимуляция является широко используемым экспериментальным и клиническим инструментом нейромодуляции, а протоколы тета-стимуляции (TBS), как полагают, модулируют баланс E/I. Здесь исследователи проверяют, можно ли систематически модулировать динамику коры от критической точки с помощью непрерывной тета-стимуляции (cTBS) и периодической тета-стимуляции (iTBS), которая, как считается, уменьшает и увеличивает баланс E/I соответственно. В зависимости от исходного баланса E/I до стимуляции это заставит мозг людей работать либо ближе к критичности, либо дальше от нее и тем самым влиять на когнитивный контроль и субъективные когнитивные усилия во время выполнения задач, требующих контроля.

Тип исследования

Интервенционный

Регистрация (Оцененный)

60

Фаза

  • Непригодный

Контакты и местонахождение

В этом разделе приведены контактные данные лиц, проводящих исследование, и информация о том, где проводится это исследование.

Контакты исследования

Места учебы

  • Соединенные Штаты
    • New Jersey
      • Piscataway, New Jersey, Соединенные Штаты, 08854
        • Рекрутинг
        • Center for Advanced Human Brain Imaging Research
        • Контакт:

Критерии участия

Исследователи ищут людей, которые соответствуют определенному описанию, называемому критериям приемлемости. Некоторыми примерами этих критериев являются общее состояние здоровья человека или предшествующее лечение.

Критерии приемлемости

Возраст, подходящий для обучения

  • Взрослый

Принимает здоровых добровольцев

Да

Описание

Критерии включения:

  1. Предоставление подписанной и датированной формы информированного согласия
  2. Заявленное желание соблюдать все условия обучения и доступность на время обучения
  3. Мужчины и женщины; Возраст 18–45 лет
  4. Здоровый, неврологически нормальный, без диагностированных психических или физических заболеваний.
  5. Готовность придерживаться протокола МРТ и двухсеансовой стимуляции.
  6. Свободно владеющий английским
  7. Нормальное или скорректированное до нормального зрения
  8. Не менее двенадцати лет образования (эквивалент средней школы)

Критерий исключения:

  1. Постоянное злоупотребление наркотиками или алкоголем
  2. Диагностированное психическое или психическое заболевание
  3. В настоящее время принимает психоактивные препараты
  4. Предыдущая травма головного мозга
  5. Металл в корпусе
  6. Припадки в анамнезе или диагноз эпилепсии
  7. Клаустрофобия
  8. Беременная или возможно беременная
  9. Младше 18 или старше 45 лет
  10. Использование лекарств, которые потенциально снижают порог использования.

Учебный план

В этом разделе представлена ​​подробная информация о плане исследования, в том числе о том, как планируется исследование и что оно измеряет.

Как устроено исследование?

Детали дизайна

  • Основная цель: Фундаментальная наука
  • Распределение: Рандомизированный
  • Интервенционная модель: Назначение кроссовера
  • Маскировка: Двойной

Оружие и интервенции

Группа участников / Армия
Вмешательство/лечение
Активный компаратор: Непрерывная стимуляция тета-всплеска
При перекрестном дизайне все участники за один сеанс будут получать непрерывную тета-стимуляцию правого лобного поля глаза. Порядок сеансов будет сбалансирован между участниками, а протокол стимуляции будет скрыт от участников и исследователя до завершения сбора данных.
Устройство: транскраниальная магнитная стимуляция

Вмешательство в исследование включает модуляцию баланса коркового возбуждения и торможения (E/I) в правом лобном поле глаза (FEF) посредством двух серий разнесенной непрерывной или прерывистой тета-стимуляции (cTBS, iTBS соответственно) с использованием транскраниальной магнитной стимуляции. устройство. Конечной точкой этой стимуляции будет снижение (cTBS) или увеличение (iTBS) локального соотношения E/I, которое должно длиться не менее 60 минут после стимуляции (Chung et al., 2016).

На отдельных сессиях все участники получат либо активную, либо стимулирующую ФЭФ. Исследователи будут сравнивать эффекты iTBS и cTBS с имитацией стимуляции и друг с другом.
Активный компаратор: Периодическая тета-стимуляция
При перекрестном дизайне все участники за один сеанс будут получать прерывистую тета-стимуляцию правого лобного поля глаза. Порядок сеансов будет сбалансирован между участниками, а протокол стимуляции будет скрыт от участников и исследователя до завершения сбора данных.
Устройство: транскраниальная магнитная стимуляция

Вмешательство в исследование включает модуляцию баланса коркового возбуждения и торможения (E/I) в правом лобном поле глаза (FEF) посредством двух серий разнесенной непрерывной или прерывистой тета-стимуляции (cTBS, iTBS соответственно) с использованием транскраниальной магнитной стимуляции. устройство. Конечной точкой этой стимуляции будет снижение (cTBS) или увеличение (iTBS) локального соотношения E/I, которое должно длиться не менее 60 минут после стимуляции (Chung et al., 2016).

На отдельных сессиях все участники получат либо активную, либо стимулирующую ФЭФ. Исследователи будут сравнивать эффекты iTBS и cTBS с имитацией стимуляции и друг с другом.
Фальшивый компаратор: Ложная стимуляция тета-всплеска
При перекрестном дизайне все участники за один сеанс получат имитацию тета-всплеска в правом лобном поле глаза. Порядок сеансов будет сбалансирован между участниками, а протокол стимуляции будет скрыт от участников и исследователя до завершения сбора данных.
Устройство: транскраниальная магнитная стимуляция

Вмешательство в исследование включает модуляцию баланса коркового возбуждения и торможения (E/I) в правом лобном поле глаза (FEF) посредством двух серий разнесенной непрерывной или прерывистой тета-стимуляции (cTBS, iTBS соответственно) с использованием транскраниальной магнитной стимуляции. устройство. Конечной точкой этой стимуляции будет снижение (cTBS) или увеличение (iTBS) локального соотношения E/I, которое должно длиться не менее 60 минут после стимуляции (Chung et al., 2016).

На отдельных сессиях все участники получат либо активную, либо стимулирующую ФЭФ. Исследователи будут сравнивать эффекты iTBS и cTBS с имитацией стимуляции и друг с другом.

Что измеряет исследование?

Первичные показатели результатов

Мера результата
Мера Описание
Временное ограничение
Критическая динамика – немедленные эффекты cTBS по сравнению с ложной стимуляцией
Временное ограничение: Изменение корреляций, зарегистрированных во время отдыха, сразу после стимуляции, для активной и имитационной стимуляции.
Долгосрочные временные корреляции, количественно определяемые с помощью показателя масштабирования, который получается на основе данных ЭЭГ с помощью анализа флуктуаций без тренда. Оценки варьируются от 0,5 (некоррелированные временные ряды) до 1,0 (коррелированные временные ряды). Более низкие баллы, указывающие на более слабую корреляцию, ожидаются после активной непрерывной тета-стимуляции (cTBS) по сравнению с имитацией стимуляции. Таким образом, оценка разницы должна быть отрицательной, что указывает на более слабые долгосрочные временные корреляции в результате cTBS сразу после стимуляции.
Изменение корреляций, зарегистрированных во время отдыха, сразу после стимуляции, для активной и имитационной стимуляции.
Функциональный баланс E/I – немедленные эффекты cTBS по сравнению с ложной стимуляцией
Временное ограничение: Изменение функционального баланса E/I регистрировали во время отдыха, сразу после стимуляции, при активной стимуляции по сравнению с имитацией.
Функциональное соотношение E/I, которое получается путем сравнения амплитуды в ограниченной полосе частот с функцией флуктуации, отражает баланс возбуждения и торможения, приводящий в движение соответствующие колебания. Баллы варьируются примерно от 0,5 до 1,5, при этом значения ниже 1,0 указывают на доминирование торможения, а значения выше 1,0 указывают на доминирование возбуждения. Более низкие баллы, указывающие на большее доминирование торможения, ожидаются после активной непрерывной тета-стимуляции (cTBS) по сравнению с имитацией стимуляции. Таким образом, оценка разницы должна быть отрицательной, что указывает на более низкий баланс E/I в результате cTBS сразу после стимуляции.
Изменение функционального баланса E/I регистрировали во время отдыха, сразу после стимуляции, при активной стимуляции по сравнению с имитацией.
Коэффициент лавинного ветвления - немедленные эффекты cTBS по сравнению с ложной стимуляцией
Временное ограничение: Изменение коэффициента ветвления лавины, зарегистрированное в состоянии покоя, сразу после стимуляции, при активной стимуляции по сравнению с имитацией.
Скорость роста нейрональных лавин можно оценить по кластеризации событий высокой амплитуды в сигнале электроэнцефалографии (ЭЭГ). Более быстро растущие лавины соответствуют более плотной кластеризации событий во времени. Баллы варьируются примерно от 0,5 до 1,5, при этом значения ниже 1,0 указывают на доминирование торможения, а значения выше 1,0 указывают на доминирование возбуждения. Более низкие баллы, указывающие на большее доминирование торможения, ожидаются после активной непрерывной тета-стимуляции (cTBS) по сравнению с имитацией стимуляции. Таким образом, оценка разницы должна быть отрицательной, что указывает на более низкий баланс E/I в результате cTBS сразу после стимуляции.
Изменение коэффициента ветвления лавины, зарегистрированное в состоянии покоя, сразу после стимуляции, при активной стимуляции по сравнению с имитацией.
Критическая динамика – немедленные эффекты iTBS по сравнению с ложной стимуляцией
Временное ограничение: Изменение корреляций, зарегистрированных во время отдыха, сразу после стимуляции, для активной и имитационной стимуляции.
Долгосрочные временные корреляции, количественно определяемые с помощью показателя масштабирования, который получается на основе данных ЭЭГ с помощью анализа флуктуаций без тренда. Оценки варьируются от 0,5 (некоррелированные временные ряды) до 1,0 (коррелированные временные ряды). Ожидаются более высокие баллы, указывающие на более сильную корреляцию, после активной прерывистой тета-стимуляции (iTBS) по сравнению с имитацией стимуляции. Таким образом, оценка разницы должна быть положительной, что указывает на более сильные долгосрочные временные корреляции в результате iTBS сразу после стимуляции.
Изменение корреляций, зарегистрированных во время отдыха, сразу после стимуляции, для активной и имитационной стимуляции.
Функциональный баланс E/I – немедленные эффекты iTBS по сравнению с ложной стимуляцией
Временное ограничение: Изменение функционального баланса E/I регистрировали во время отдыха, сразу после стимуляции, при активной стимуляции по сравнению с имитацией.
Функциональное соотношение E/I, которое получается путем сравнения амплитуды в ограниченной полосе частот с функцией флуктуации, отражает баланс возбуждения и торможения, приводящий в движение соответствующие колебания. Баллы варьируются примерно от 0,5 до 1,5, при этом значения ниже 1,0 указывают на доминирование торможения, а значения выше 1,0 указывают на доминирование возбуждения. Более высокие баллы, указывающие на большее доминирование возбуждения, ожидаются после активной прерывистой тета-стимуляции (iTBS) по сравнению с имитацией стимуляции. Таким образом, оценка разницы должна быть положительной, что указывает на более высокий баланс E/I в результате iTBS сразу после стимуляции.
Изменение функционального баланса E/I регистрировали во время отдыха, сразу после стимуляции, при активной стимуляции по сравнению с имитацией.
Коэффициент лавинного ветвления - немедленные эффекты iTBS по сравнению с ложной стимуляцией
Временное ограничение: Изменение коэффициента ветвления лавины, зарегистрированное в состоянии покоя, сразу после стимуляции, при активной стимуляции по сравнению с имитацией.
Скорость роста нейрональных лавин можно оценить по кластеризации событий высокой амплитуды в сигнале электроэнцефалографии (ЭЭГ). Более быстро растущие лавины соответствуют более плотной кластеризации событий во времени. Баллы варьируются примерно от 0,5 до 1,5, при этом значения ниже 1,0 указывают на доминирование торможения, а значения выше 1,0 указывают на доминирование возбуждения. Более высокие баллы, указывающие на большее доминирование возбуждения, ожидаются после активной прерывистой тета-стимуляции (iTBS) по сравнению с имитацией стимуляции. Таким образом, оценка разницы должна быть положительной, что указывает на более высокий баланс E/I в результате iTBS сразу после стимуляции.
Изменение коэффициента ветвления лавины, зарегистрированное в состоянии покоя, сразу после стимуляции, при активной стимуляции по сравнению с имитацией.
Точность саккад, управляемая памятью - эффекты cTBS по сравнению с имитацией стимуляции
Временное ограничение: Изменение степени ошибки угла зрения оценивается через 44 минуты после стимуляции для cTBS по сравнению с имитацией стимуляции.
Точность выполнения саккадной задачи, управляемой памятью, количественно выраженная средними градусами отклонения угла зрения, обычно находится в диапазоне от ~ 1,0 до 5,0 градусов, при этом более высокие баллы указывают на более высокую неточность. Тета-стимуляция FEF должна модулировать возбудимость коры головного мозга, заставляя FEF в мозгу некоторых людей работать ближе к критичности, а в мозгу других - дальше от критичности. Поскольку критичность подразумевает восприимчивость и гибкость, протоколы стимуляции, которые заставляют FEF работать ближе к критичности, по сравнению с имитацией стимуляции, будут показывать большие ошибки в градусах угла зрения.
Изменение степени ошибки угла зрения оценивается через 44 минуты после стимуляции для cTBS по сравнению с имитацией стимуляции.
Точность саккад, управляемая памятью - эффекты iTBS по сравнению с имитацией стимуляции
Временное ограничение: Изменение степени ошибки угла зрения оценивается через 44 минуты после стимуляции для iTBS по сравнению с имитацией стимуляции.
Точность выполнения саккадной задачи, управляемой памятью, количественно выраженная средними градусами отклонения угла зрения, обычно находится в диапазоне от ~ 1,0 до 5,0 градусов, при этом более высокие баллы указывают на более высокую неточность. Тета-стимуляция FEF должна модулировать возбудимость коры головного мозга, заставляя FEF в мозгу некоторых людей работать ближе к критичности, а в мозгу других - дальше от критичности. Поскольку критичность подразумевает восприимчивость и гибкость, протоколы стимуляции, которые заставляют FEF работать ближе к критичности, по сравнению с имитацией стимуляции, будут показывать большие ошибки в градусах угла зрения.
Изменение степени ошибки угла зрения оценивается через 44 минуты после стимуляции для iTBS по сравнению с имитацией стимуляции.
Точность против саккад - эффекты cTBS по сравнению с имитацией стимуляции
Временное ограничение: Изменение процентной точности оценивается через 12 минут после стимуляции для cTBS по сравнению с имитацией стимуляции.
Точность выполнения задачи против саккад, выраженная количественно средним процентом правильных саккад вдали от сигнала, обычно колеблется от 80% до 100% правильных. Тета-стимуляция FEF должна модулировать возбудимость коры головного мозга, заставляя FEF в мозгу некоторых людей работать ближе к критичности, а в мозгу других - дальше от критичности. Поскольку критичность подразумевает большую межрегиональную связь между нисходящими управляющими областями и сенсомоторной корой, протоколы стимуляции, которые заставляют FEF работать ближе к критичности, по сравнению с имитацией стимуляции, будут иметь более высокое совершенное увеличение точности в результате стимуляции.
Изменение процентной точности оценивается через 12 минут после стимуляции для cTBS по сравнению с имитацией стимуляции.
Точность против саккад - эффекты iTBS по сравнению с имитацией стимуляции
Временное ограничение: Изменение процентной точности оценивается через 12 минут после стимуляции для iTBS по сравнению с имитацией стимуляции.
Точность выполнения задачи против саккад, выраженная количественно средним процентом правильных саккад вдали от сигнала, обычно колеблется от 80% до 100% правильных. Тета-стимуляция FEF должна модулировать возбудимость коры головного мозга, заставляя FEF в мозгу некоторых людей работать ближе к критичности, а в мозгу других - дальше от критичности. Поскольку критичность подразумевает большую межрегиональную связь между нисходящими управляющими областями и сенсомоторной корой, протоколы стимуляции, которые заставляют FEF работать ближе к критичности, по сравнению с имитацией стимуляции, будут иметь более высокое совершенное увеличение точности в результате стимуляции.
Изменение процентной точности оценивается через 12 минут после стимуляции для iTBS по сравнению с имитацией стимуляции.
Субъективное обесценивание усилий – cTBS против фиктивной стимуляции
Временное ограничение: Изменение субъективной ценности оценивается через 72 минуты после стимуляции для cTBS по сравнению с имитацией стимуляции.
Субъективные значения, оцененные с помощью процедуры дисконтирования усилий как предложения со скидкой, варьируются от 0,0 (полное дисконтирование усилий) до 1,0 (без дисконтирования усилий). Более низкие значения указывают на то, что люди считают субъективные усилия более дорогостоящими. Тета-стимуляция FEF должна модулировать возбудимость коры головного мозга, заставляя FEF в мозгу некоторых людей работать ближе к критичности, а в мозгу других - дальше от критичности. Мы предполагаем, что в основе феноменологических усилий лежит отклонение от критичности. Итак, мы прогнозируем, что стимуляция, которая заставляет мозг людей работать ближе к критичности по сравнению с имитацией, потребует меньших усилий и будет иметь более высокую субъективную ценность.
Изменение субъективной ценности оценивается через 72 минуты после стимуляции для cTBS по сравнению с имитацией стимуляции.
Субъективное обесценивание усилий – iTBS против фиктивной стимуляции
Временное ограничение: Изменение субъективной ценности оценивается через 72 минуты после стимуляции для iTBS по сравнению с имитацией стимуляции.
Субъективные значения, оцененные с помощью процедуры дисконтирования усилий как предложения со скидкой, варьируются от 0,0 (полное дисконтирование усилий) до 1,0 (без дисконтирования усилий). Более низкие значения указывают на то, что люди считают субъективные усилия более дорогостоящими. Тета-стимуляция FEF должна модулировать возбудимость коры головного мозга, заставляя FEF в мозгу некоторых людей работать ближе к критичности, а в мозгу других - дальше от критичности. Мы предполагаем, что в основе феноменологических усилий лежит отклонение от критичности. Итак, мы прогнозируем, что стимуляция, которая заставляет мозг людей работать ближе к критичности по сравнению с имитацией, потребует меньших усилий и будет иметь более высокую субъективную ценность.
Изменение субъективной ценности оценивается через 72 минуты после стимуляции для iTBS по сравнению с имитацией стимуляции.
Субъективная оценка усилия – cTBS в сравнении с имитацией стимуляции
Временное ограничение: Изменение субъективного значения оценивается через 70 минут после стимуляции для cTBS по сравнению с имитацией стимуляции.
Рейтинг субъективных усилий по Лайкерту от 1 (низкое усилие) до 10 (высокое усилие). Тета-стимуляция FEF должна модулировать возбудимость коры головного мозга, заставляя FEF в мозгу некоторых людей работать ближе к критичности, а в мозгу других - дальше от критичности. Мы предполагаем, что в основе феноменологических усилий лежит отклонение от критичности. Итак, мы прогнозируем, что стимуляция, которая заставляет мозг людей работать ближе к критичности по сравнению с имитацией, потребует меньших усилий и будет иметь более высокую субъективную ценность.
Изменение субъективного значения оценивается через 70 минут после стимуляции для cTBS по сравнению с имитацией стимуляции.
Субъективная оценка усилий – iTBS в сравнении с имитацией стимуляции
Временное ограничение: Изменение субъективной ценности оценивается через 70 минут после стимуляции для iTBS по сравнению с имитацией стимуляции.
Рейтинг субъективных усилий по Лайкерту от 1 (низкое усилие) до 10 (высокое усилие). Тета-стимуляция FEF должна модулировать возбудимость коры головного мозга, заставляя FEF в мозгу некоторых людей работать ближе к критичности, а в мозгу других - дальше от критичности. Мы предполагаем, что в основе феноменологических усилий лежит отклонение от критичности. Итак, мы прогнозируем, что стимуляция, которая заставляет мозг людей работать ближе к критичности по сравнению с имитацией, потребует меньших усилий и будет иметь более высокую субъективную ценность.
Изменение субъективной ценности оценивается через 70 минут после стимуляции для iTBS по сравнению с имитацией стимуляции.

Соавторы и исследователи

Здесь вы найдете людей и организации, участвующие в этом исследовании.

Спонсор

Rutgers, The State University of New Jersey

Следователи

  • Главный следователь: John A Westbrook, PhD, Rutgers University

Публикации и полезные ссылки

Лицо, ответственное за внесение сведений об исследовании, добровольно предоставляет эти публикации. Это может быть что угодно, связанное с исследованием.

Общие публикации

Даты записи исследования

Эти даты отслеживают ход отправки отчетов об исследованиях и сводных результатов на сайт ClinicalTrials.gov. Записи исследований и сообщаемые результаты проверяются Национальной медицинской библиотекой (NLM), чтобы убедиться, что они соответствуют определенным стандартам контроля качества, прежде чем публиковать их на общедоступном веб-сайте.

Изучение основных дат

Начало исследования (Действительный)

1 августа 2024 г.

Первичное завершение (Оцененный)

1 июня 2026 г.

Завершение исследования (Оцененный)

1 июня 2026 г.

Даты регистрации исследования

Первый отправленный

27 марта 2024 г.

Впервые представлено, что соответствует критериям контроля качества

27 марта 2024 г.

Первый опубликованный (Действительный)

3 апреля 2024 г.

Обновления учебных записей

Последнее опубликованное обновление (Действительный)

7 августа 2024 г.

Последнее отправленное обновление, отвечающее критериям контроля качества

5 августа 2024 г.

Последняя проверка

1 августа 2024 г.

Дополнительная информация

Термины, связанные с этим исследованием

Другие идентификационные номера исследования

  • 2023001006

Планирование данных отдельных участников (IPD)

Планируете делиться данными об отдельных участниках (IPD)?

НЕТ

Описание плана IPD

Все анонимизированные данные будут опубликованы после завершения исследования на портале данных Университета Рутгерса (RUresearch).

Информация о лекарствах и устройствах, исследовательские документы

Изучает лекарственный продукт, регулируемый FDA США.

Нет

Изучает продукт устройства, регулируемый Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США.

Да

продукт, произведенный в США и экспортированный из США.

Нет

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. .

Подписаться