Förbättra taluppfattbarheten med hjälp av transkraniell växelströmsstimulering (tACS) (StimSpeechCom)

Bakgrund och motivering I Europa lider 71 miljoner människor - 16 % av befolkningen - av hörselproblem. En av de stora konsekvenserna av hörselnedsättning är nedsatt talförståelseförmåga, särskilt under akustiskt utmanande förhållanden som i miljöer med efterklang eller buller.

Det föreslagna projektet syftar till att utveckla vår förståelse för de mekanismer som kan utnyttjas för att stödja talförståelse under utmanande lyssningsförhållanden, och hur de kan förbättras hos hörselskadade och äldre lyssnare.

För detta ändamål kommer de kompenserande neurala mekanismerna för artikulatorisk-motorisk integration att testas genom att tillämpa transkraniell växelströmsstimulering (tACS) över vMC.

Mål Det övergripande målet med studien är att belysa de kompensatoriska mekanismer som stöder talförståelse under perceptuellt utmanande förhållanden.

Experiment 1 till 3 Det primära målet är att testa användbarheten av auditiv-motorisk integration för försämrad talförståelse (DS).

Ett sekundärt mål är att bedöma interaktionen mellan nedbrytningsnivån av DS och tACS-inducerad förbättring av prestanda. Ett annat sekundärt mål är att utforska potentiella skillnader mellan tACS-inducerade förbättringar hos yngre och äldre hörselskadade lyssnare.

Experiment 4 Det primära målet är att testa användbarheten av cerebro-akustisk koherens för SIN-förståelse. Det sekundära syftet med experiment 4 är att testa om cerebro-akustisk koherens återspeglar bearbetning på stavelsenivå.

Statistiska överväganden:

För alla experiment kommer ANOVA med blandad effekt upprepade åtgärder att utföras. Parade t-tester korrigerade för flera jämförelser kommer att tillämpas för posthoc-jämförelser.

Antal deltagare med motivering

Effektanalyser utfördes separat för varje experiment med antagande av en mellaneffektstorlek. Resultatet av effektanalysen föreslår att den minimala totala urvalsstorleken för experiment 1 är 30, för experiment 2+3 till 50 och 60 för experiment 4.

Experiment 1 Resultatet av kraftanalysen antyder en minimal total provstorlek på 30 yngre deltagare.

Experiment 2-3 Resultatet av effektanalysen antyder en minimal total provstorlek på 50, inklusive 25 yngre och 25 äldre deltagare; Experiment 4 Resultatet av effektanalysen antyder en minimal total provstorlek på 60, ​​inklusive 30 yngre och 30 äldre deltagare i experimentet.

Hantering av saknade data och bortfall Avhopp såväl som deltagare som måste uteslutas på grund av undernormala hörseltrösklar som bestämts genom förtestscreening kommer att ersättas av nyrekryterade deltagare. Vid saknad data görs analyserna med tillgänglig data. Uppgifter om avhopp kommer att analyseras och anonymiseras efter avslutad dataanalys.

Studieintervention

Den huvudsakliga studieinterventionen är tACS-stimulering. Två stimuleringsprotokoll kommer att användas.

Stimuleringsprotokoll 1 (SP1) som används i experiment 1-3 involverar kontinuerlig högfrekvent (2 kHz) stimulering. I experiment 1 kommer SP1 att tillämpas online (under aMEP-inspelning). I experiment 2-3 kommer SP1 att tillämpas offline (innan uppgiften startar) under 20 minuter.

Stimuleringsprotokoll 2 (SP2) som används i experiment 4, involverar online (under uppgiftsexekvering) lågfrekvent tal-envelopp (env) tACS-stimulering (1-8Hz).

I alla experiment kommer stimuleringsintensiteten att vara 2 mA (topp-till-toppvärde, motsvarande en sinusvåg på ±1 mA amplitud).

Stimulering kommer att levereras genom ledande gummielektroder placerade över den ventrala motoriska cortex (vMC). Elektroderna kommer att placeras enligt 10-20 International EEG System för att identifiera målplatsen.

Dessutom kommer TMS-stimulering att tillämpas i experiment 1 för att mäta artikulatoriska motor-framkallade potentialer (aMEPs).

Stimuleringsintensiteten kommer att vara 120 % av deltagarnas individuella motoriska tröskel [3].

Monofasisk enkelpuls TMS kommer att appliceras över läppmotorbarken i vMC för att inducera aMEPs.

Studieprocedurer

Förhandsvisning

• bedömning av inklusions-/exkluderingskriterierna
• insamling av demografisk information

Screening av audition och taluppfattning

• Screening av hörseltröskeln
• Talmottagningströskel
• Textmottagningströskel

Subjektiv förståelighetsnivå Före den experimentella sessionen av varje experiment kommer den subjektiva förståelighetsnivån att bedömas för att uppskatta nedbrytningsnivåerna som ger igenkänningsprestanda på 75 % (lätt), 50 % (medel) och 25 % (svår). Försämring kommer att ta formen av brusvokodning, vilket möjliggör parametrisk manipulation av taluppfattbarheten. Detta är en manipulation som reducerar det spektrala innehållet i tal, utan att påverka dess tidsmässiga innehåll. Resultatet liknar en hes robotviskning.

Experiment 1:

Varje deltagare genomgår två tACS-sessioner: en experimentsession med online-tACS vid 2kHz, och en kontrollsession, där skenstimulering levereras, vardera som varar i 20 minuter (sessionsordningen uppvägs). Under experimentet kommer TMS-inducerade aMEPs att spelas in från deltagarnas läppmuskler.

Experiment 2:

Varje deltagare genomgår två tACS-sessioner: en experimentsession där 2kHz tACS levereras och en kontrollsession där skenstimulering levereras, vardera som varar i 10 minuter (sessionsordningen är uppvägd). Under 20-minutersperioden efter varje tACS-session kommer deltagarna att höra talstimuli som försämras på olika nivåer av förståelighet. De kommer att bli ombedda att transkribera orden de hör (med hjälp av ett datortangentbord) så snabbt som möjligt, och med maximalt 10s per objekt. De kommer att presenteras med 30 ord vid var och en av låg, medel och hög nivå av nedbrytning samt 30 tydliga stimuli, i en slumpmässig ordning.

Experiment 3:

Deltagarnas baslinjebrus-vokodade talförståelse (för en beskrivning av proceduren se avsnitt 3.2) kommer att bedömas med samma testprocedur som i experiment 1. I en experimentell grupp kommer tACS med samma inställningar som beskrivits ovan (SP1) att användas för att inducera ökad artikulatorisk-motorisk excitabilitet; i en kontrollgrupp kommer sken-tACS att levereras. Under den följande 20-minutersperioden kommer deltagarna att få utbildning i brus-vokodat tal. Träningen kommer att bestå av 250 ord som presenteras i par, först en tydlig förekomst av ett ord, sedan dess försämrade motsvarighet, 200ms efter förskjutningen av det tydliga ordet. Ordpar kommer att presenteras med ett jitter inter-trial interval (ITI) på 1500±500ms. Det har visat sig att denna typ av presentation kan vara mycket effektiv för att snabbt förbättra brus-vokodad ordförståelse: med presentationen av 120 objekt (som tar cirka 10 minuter att presentera) förbättrades deltagarnas noggrannhet i ordidentifiering från cirka 20 % till över 30 % [4]. Brus-vokodad ordförståelse kommer att bedömas igen efter träning.

Experiment 4:

Deltagarna genomgår två tACS-sessioner, där de kommer att testas i DS-förståelse medan de får antingen env-tACS eller tidsomvända env-tACS-försök, interfolierade av skenstimuleringsförsök. Liksom i experiment 1 kommer deltagarna att presenteras med 30 stimuli som degraderats till var och en av tre olika omfattningar, och 30 tydliga stimuli och kommer att ombes att transkribera orden de hör inom 10 sekunder.

Ytterligare aspekter Övergripande etiska överväganden Studien har potential att bära både ett vetenskapligt värde, associerat med att förbättra förståelsen av de kompensatoriska mekanismer som stöder försämrad talförståelse, och ett socialt värde, eftersom dess resultat kan vara underlag för utvecklingen av nya interventionsstrategier för att övervinna hörseln. försämring eller informera om förbättring av befintliga. Resultaten av studien är generaliserbara till många (om inte mest av alla) situationer av lyssnande under perceptuellt utmanande förhållanden, såsom hörselnedsättning. Med tanke på att de största samhälleliga bördorna av hörselnedsättning är förknippade med normal åldersrelaterad hörselnedgång (dvs presbycusis), strävar vi efter att utöka resultatens generaliserbarhet till den tredje åldern genom att inkludera ett urval av deltagare från en äldre befolkning.

Uttalande om god klinisk praxis (GCP) Denna studie kommer att genomföras i enlighet med protokollet, den aktuella versionen av Helsingforsdeklarationen, den internationella konferensen om harmonisering-GCP, den schweiziska lagen om mänsklig forskning samt andra lokalt relevanta juridiska och regulatoriska krav

Risk-nyttabedömning Det finns inga risker förknippade med själva studieinterventionerna, så länge uteslutningskriterierna respekteras, med undantag för sällsynta milda och övergående effekter av tACS-stimulering. Inte heller förväntas risker för obehörig dataåtkomst genom tredje part eller oönskad identifiering av deltagare.

Studierna förväntar sig inte heller omedelbara fördelar för deltagaren. Däremot kan deltagare (och alla andra) dra nytta av studiens potentiellt starka vetenskapliga och sociala värden som är ett resultat av en bättre förståelse av de (kompensatoriska) neurala mekanismer som är involverade i utmanande taluppfattning och medicinsk utrustning (t.ex. hörapparater) som kan följa .

Kvalitetskontroll och dataskydd Kvalitetsåtgärder För att säkerställa en god datakvalitet utbildas alla projektmedlemmar i alla viktiga studierelaterade aspekter. Personalen kommer att förses med teoretisk och praktisk kunskap om den specifika icke-invasiva elektriska hjärnstimuleringsanordningen samt experimentella protokoll som används i det specifika experiment som han/hon är involverad i, genom noggrant övervägande av det experimentella protokollet och utförandet av övningssessioner. För att säkerställa att data inte går förlorade eller skadas kommer de att lagras dubbelt. Utredaren kommer att utföra regelbundna kontroller av datakvaliteten.

För kvalitetssäkring kan sponsorn, etikkommittén eller en oberoende prövningsövervakare besöka forskningssajterna. Direktåtkomst till källdata och alla studierelaterade filer beviljas vid sådana tillfällen. Alla inblandade parter håller deltagaruppgifterna strikt konfidentiella.

Dataregistrering och källdata

Ett elektroniskt fallrapportformulär (e-CRF) kommer att hållas för:

• deltagare som inkluderades* och som framgångsrikt avslutade studien
• deltagare som ingick* i studien men var tvungna att uteslutas på grund av subnormal hörsel enligt förhandsscreening (deltagarna är medvetna om denna möjlighet, eftersom det kommer att anges både i deltagarinformationsbladet och informerat samtycke) *inkludering bestäms genom att underteckna samtyckesformuläret. Det är utredarens ansvar att säkerställa att all data under studiens gång kommer att föras in fullständigt och korrekt i respektive databas. Viktiga dokument måste bevaras i minst 10 år efter det ordinarie slutet eller ett förtida avslutande av respektive studie (art. 25 der KlinV). e-CRFs kommer inte att identifiera deltagare med deras namn eller födelsedatum, men kommer att tillhandahålla lämpliga dummykodade identifierings-ID. e-CRF kommer att lagras i ett lösenordsskyddat Excel-ark och kommer endast att vara tillgängligt för auktoriserad personal som behöver uppgifterna för att fullgöra sina uppgifter inom ramen för studien. Huvudutredaren kommer att kontrollera korrekt datainmatning i databasen.

Källdokument i denna studie är demografiska data, formulär för informerat samtycke, randomiseringsnummer, (S)AE och resultat från relevanta undersökningar. Data som registreras i e-CRF är det anonymiserade deltagar-ID, ålder, datum för deltagande, inklusions- och uteslutningskriterier, hörtrösklar, tilldelade tillstånd och subjektiv behandlingsutvärdering.

Sekretess och kodning Test- och deltagardata kommer att hanteras med yttersta diskretion och kommer endast att vara tillgängliga för auktoriserad personal som behöver uppgifterna för att fullgöra sina uppgifter inom ramen för studien. På CRF:erna och andra studiespecifika dokument identifieras deltagarna endast med ett unikt deltagarnummer, lagrat i deltagaridentifikationslistan.

För att skydda det från obehörigt eller oavsiktligt avslöjande, ändring, radering, kopiering och stöld, men samtidigt för att säkerställa spårbarhet (revisionsspår; ClinO, Art. 18), kommer utredaren att lagra deltagaridentifikationslistan i två format. En elektronisk version kommer att lagras i en säker nätverksmapp hos det ansvariga forskningscentret (Universitetet i Zürich (UZH) eller Inselspital Bern) som endast är tillgänglig för utredarna. Dessutom kommer en pappersversion att låsas in i Psychologisches Institut-byggnaden i UZH och endast tillgänglig för utredaren.

Bevarande och förstörelse av studiedata Alla studiedata arkiveras i 10 år efter studiens avslutande eller för tidig avslutning av studien. Alla studiedata (inklusive digitala kopior av fysiska dokument) kommer att lagras i två arkiv, för att garantera tillgången till en säkerhetskopia om filer i ett av arkiven blir korrupta, felaktigt modifierade eller förlorade. Således kommer data att lagras på en säker nätverksmapp i UZH som endast är tillgänglig för projektmedlemmarna och endast inom universitetet i Zürichs nätverk samt på en mapp på en hårddisk för masslagring (HDD) skyddad med lösenord. Om en UZH central backuplagringsenhet blir tillgänglig innan studien avslutas, kommer data från hårddisken att flyttas dit. Pappersdata (d.v.s. informerat samtycke och frågeformulär) kommer att låsas i UZH-byggnaden.

Övervakning och registrering På grund av de låga riskerna förknippade med denna studie kommer en intern studieövervakning att tillämpas: huvudutredaren kommer regelbundet att kontrollera protokollet, data och informerade samtycken som erhållits av projektmedlemmarna för att se till att de är korrekta och kommer att säkerställa att inga data saknas och datalagring i enlighet med protokollet. Källdata/dokument kommer att vara tillgängliga för övervakare och frågor kommer att besvaras under övervakningen.

Studien kommer också att registreras på ett nationellt språk (tyska) i Swiss National Clinical Trial Portal (SNCTP) via BASEC.

Finansiering/Publicering/Intresseförklaring Studien är helt finansierad av Swiss National Science Foundation (SNSF). Efter statistiska analyser av varje experiment kommer projektledaren att göra de opublicerade inte peer-reviewade förtrycken tillgängliga via en öppen portal (t.ex. BioRχive®) och kommer att göra allt för att publicera data i en vetenskaplig, peer-reviewed tidning. Endast icke-klinisk data kommer att göras tillgänglig i anonymiserad form. Provresultaten kommer att meddelas deltagarna om de anger att de vill bli informerade om studieresultaten.

Alla projektmedlemmar förklarar att de inte har någon intressekonflikt.