Förbättra visuell perception och visuomotorisk inlärning med neurofeedback av hjärnnätverksinteraktion. (NF-BrainNet)
Neurovetenskap har länge fokuserat på att förstå hjärnans aktivitet under uppgiftsutförande. Som ett resultat syftar nuvarande träningsmetoder till att maximera hjärnaktivering under en tränad uppgift. Nya bevis visar dock att detta kanske inte är en effektiv väg att gå. Mänskliga försökspersoner uppnår maximal prestation endast när hjärnnätverket är i ett tillstånd av hög spontan interaktion och kommunikation mellan hjärnregioner före träning eller, med andra ord, i ett tillstånd av hög "nätverkskommunikation". I detta fall krävs minimal ansträngning under uppgiften. Detta kräver nya inlärningsstrategier som syftar till att inducera högre nätverkskommunikation innan uppgiften utförs. Utredarna har tidigare visat att friska människor kan lära sig att öka nätverkskommunikationen av motoriska områden (dvs de områden som styr rörelsen) när de får realtidsfeedback på sin nuvarande aktivitet, vilket kallas neurofeedback. I neurofeedback får försökspersoner kontinuerlig feedback om tillståndet för deras hjärnaktivitet i ett nutid. Genom denna feedback kan de lära sig att förändra sin egen hjärnaktivitet.
Syftet med denna studie är att validera neurofeedback som en ny behandlingsmetod för att inducera hög nätverkskommunikation i vila (dvs. när deltagarna inte är engagerade i en uppgift), och att testa om denna ökade nätverkskommunikation kan förbättra visuell perception och motorisk inlärning .
Studieöversikt
Status
Betingelser
Detaljerad beskrivning
Som utredarna har sett i en pilotstudie kan deltagarna inte förbättra nätverkskommunikationen av visuella hjärnregioner (dvs regioner som bearbetar ljusstimuli) genom neurofeedback när feedbacken uppfattas med ögonen. Därför är målet med Experiment 1 att hitta en alternativ form av feedback genom vilken deltagarna effektivt kan öka nätverkskommunikationen. Specifikt kommer deltagarna att få neurofeedback i form av ett ljud, en vibration på huden eller båda. För neurofeedback som ljud kommer utredarna att använda avslappnande ljud som tidigare har visat sig förbättra nätverkskommunikationen. För neurofeedback som vibration kommer elektriska eller vibrotaktila stimulatorer att stimulera både händer och fötter, eftersom tidigare forskning har funnit en positiv effekt på hjärnans nätverkskommunikation. Den sensoriska stimuleringsintensiteten kommer att moduleras baserat på den nuvarande nivån av nätverkskommunikation mellan målhjärnområdet och resten av hjärnan. Alltså leder större kommunikation till minskad återkopplingsintensitet. Tanken är att försökspersoner lär sig att upprätthålla tillstånd av hög kommunikation utan sensorisk feedback. Försökspersonerna kommer att få instruktioner om att sänka återkopplingsnivån utan att ange någon speciell strategi för mental bildspråk, eftersom utredarna tidigare har observerat att ingen specifik mental bilduppgift kan förbättra alfaband FC utan feedback. Slutligen, för att utforska effekterna på beteendenivån, kommer utredarna dessutom att bedöma visuell perception i början och i slutet av varje session, på samma sätt som i en tidigare studie.
I experiment 2 används neurofeedback-modaliteten från experiment 1 för att testa om ökad nätverkskommunikation genom neurofeedback kan leda till förbättrad visuomotorisk inlärning. Visuomotorisk inlärning kommer att mätas med spegelritningsuppgiften eftersom utredarna har bevis för genomförbarhet från en tidigare studie och för att den representerar en bra modell för återinlärning vid behov på kliniker.
I båda experimenten kommer deltagarna att genomgå magnetisk resonanstomografi (MRT). Denna MRT kommer att öka precisionen för neurofeedback.
Studietyp
Inskrivning (Faktisk)
Fas
- Inte tillämpbar
Kontakter och platser
Studieorter
-
-
-
Bern, Schweiz, 3010
- Division of Neurorehabilitation, Department of Neurology, Inselspital, Bern University Hospital, University of Bern, Switzerland.
-
-
Deltagandekriterier
Urvalskriterier
Åldrar som är berättigade till studier
Tar emot friska volontärer
Beskrivning
Inklusionskriterier:
- Undertecknat informerat samtycke
- Ålder minst 18 år
- Normal eller korrigerad till normal syn
- Inga neurologiska eller psykiatriska sjukdomar
- Ingen regelbunden konsumtion av bensodiazepiner eller neuroleptika
Exklusions kriterier:
- Alla kirurgiska ingrepp i hjärnan
- Narkotika- eller alkoholmissbruk
- Förekomst av icke-MRT säker metall i kroppen
Studieplan
Hur är studien utformad?
Designdetaljer
- Primärt syfte: Behandling
- Tilldelning: Randomiserad
- Interventionsmodell: Faktoriell uppgift
- Maskning: Enda
Vapen och interventioner
Deltagargrupp / Arm |
Intervention / Behandling |
|---|---|
|
Experimentell: Experiment 1
Deltagarna kommer att delta i tre olika sessioner.
I varje session kommer nätverkskommunikation vid visuella områden att kopplas till intensiteten av ett ljud, av en taktil stimulering eller båda.
|
Nätverksinteraktion mätt med EEG vid visuella områden kommer att kopplas till intensiteten hos ett ljud.
Nätverksinteraktion mätt med EEG vid visuella områden kommer att kopplas till intensiteten av taktil stimulering (d.v.s. elektriska eller vibrotaktila stimulatorer applicerade på både händer och fötter).
Nätverksinteraktion mätt med EEG vid visuella områden kommer att kopplas till intensiteten av en ljud- och taktil stimulering.
|
|
Experimentell: Experiment 2 (Grupp A)
Deltagarna genomgår neurofeedback-träning av nätverkskommunikation mellan målhjärnområdet (dvs. det vänstra övre parietalområdet) och resten av hjärnan under cirka 20 minuter (den exakta varaktigheten kommer att definieras med erfarenheten av experiment 1), med hjälp av sensorisk feedback modalitet definierad i experiment 1.
Sedan utför de spegelritningsuppgiften.
|
Deltagarna tränar för att minska intensiteten av en sensorisk stimulering (definierad i experiment 1) som är kopplad till nätverksinteraktionen i en specifik hjärnregion.
|
|
Aktiv komparator: Experiment 2 (Grupp B)
Deltagarna kommer att använda neurofeedback för att träna nätverkskommunikation av ett kontrollhjärnområde i den andra (höger) hjärnhalvan som inte är direkt kopplad till visuomotorisk bearbetning eller inlärning, med i övrigt samma varaktighet och återkopplingsinställning.
Detta kontrollvillkor gör det möjligt att erhålla en liknande återkopplingsupplevelse och därmed en sann bländning.
Dessutom möjliggör den en utvärdering av feedbackträningens rumsliga specificitet.
Efter neurofeedback utför de spegelritningsuppgiften.
|
Deltagarna tränar för att minska intensiteten av en sensorisk stimulering (definierad i experiment 1) som är kopplad till nätverksinteraktionen i en specifik hjärnregion.
|
|
Inget ingripande: Experiment 2 (Grupp C)
Deltagarna kommer inte att få neurofeedback, utan tränar direkt spegelritningsuppgiften.
|
Vad mäter studien?
Primära resultatmått
Resultatmått |
Åtgärdsbeskrivning |
Tidsram |
|---|---|---|
|
Förändringar i nätverkskommunikation
Tidsram: Alpha-band FC kommer att mätas med EEG i 10 minuter (min) före neurofeedback, i ca. 20 min under neurofeedback och i 10 min efter neurofeedback.
|
Det primära utfallsmåttet för båda experimenten kommer att vara förändringen i nätverkskommunikation under neurofeedback mätt med elektroencefalografi (EEG).
Nätverkskommunikation kommer att beräknas som alpha-band functional connectivity (FC) enligt beskrivningen i utredarnas valideringsdokument.
|
Alpha-band FC kommer att mätas med EEG i 10 minuter (min) före neurofeedback, i ca. 20 min under neurofeedback och i 10 min efter neurofeedback.
|
Sekundära resultatmått
Resultatmått |
Åtgärdsbeskrivning |
Tidsram |
|---|---|---|
|
Visuell uppfattning
Tidsram: Den visuella perceptionsuppgiften kommer att ges i början av varje session. Sedan, efter 10 min EEG, ca. 20 min neurofeedback och 10 min EEG kommer uppgiften att upprepas.
|
Det sekundära resultatmåttet för experiment 1 kommer att vara beteendeprestanda i visuell perception.
Bättre visuell prestanda resulterar i en högre procentandel av detekterade stimuli antingen på vänster eller höger halva av skärmen, som i utredarnas valideringsdokument.
|
Den visuella perceptionsuppgiften kommer att ges i början av varje session. Sedan, efter 10 min EEG, ca. 20 min neurofeedback och 10 min EEG kommer uppgiften att upprepas.
|
|
Visuomotorisk inlärning
Tidsram: Ett förtest på 5 min i spegelritningsuppgiften kommer att erhållas efter 10 min EEG och 20 min neurofeedback. Sedan, efter 20 min träning i uppgiften, kommer ett efterprov på 5 min att göras.
|
Det sekundära resultatmåttet för experiment 2 kommer att vara inlärningsvinsten i en visuomotorisk inlärningsuppgift.
Specifikt är den visuo-motoriska inlärningsuppgiften som kommer att användas spegelritningsuppgiften.
Liksom i valideringsdokumenten är de två variablerna av intresse antalet fel och färdigställandetiden.
|
Ett förtest på 5 min i spegelritningsuppgiften kommer att erhållas efter 10 min EEG och 20 min neurofeedback. Sedan, efter 20 min träning i uppgiften, kommer ett efterprov på 5 min att göras.
|
Samarbetspartners och utredare
Samarbetspartners
Utredare
- Huvudutredare: Adrian Guggisberg, Prof. Dr., Division of Neurorehabilitation, Department of Neurology, Inselspital, Bern University Hospital, University of Bern, Switzerland.
Publikationer och användbara länkar
Allmänna publikationer
- 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.
Studieavstämningsdatum
Studera stora datum
Studiestart (Faktisk)
Primärt slutförande (Faktisk)
Avslutad studie (Faktisk)
Studieregistreringsdatum
Först inskickad
Först inskickad som uppfyllde QC-kriterierna
Första postat (Faktisk)
Uppdateringar av studier
Senaste uppdatering publicerad (Beräknad)
Senaste inskickade uppdateringen som uppfyllde QC-kriterierna
Senast verifierad
Mer information
Termer relaterade till denna studie
Ytterligare relevanta MeSH-villkor
Andra studie-ID-nummer
- 2022-00976
Plan för individuella deltagardata (IPD)
Planerar du att dela individuella deltagardata (IPD)?
Läkemedels- och apparatinformation, studiedokument
Studerar en amerikansk FDA-reglerad läkemedelsprodukt
Studerar en amerikansk FDA-reglerad produktprodukt
produkt tillverkad i och exporterad från U.S.A.
Denna information hämtades direkt från webbplatsen clinicaltrials.gov utan några ändringar. Om du har några önskemål om att ändra, ta bort eller uppdatera dina studieuppgifter, vänligen kontakta register@clinicaltrials.gov. Så snart en ändring har implementerats på clinicaltrials.gov, kommer denna att uppdateras automatiskt även på vår webbplats .