Denna sida har översatts automatiskt och översättningens korrekthet kan inte garanteras. Vänligen se engelsk version för en källtext.

Effekter av koffein på förstärkningsinlärning hos friska vuxna som använder PET/MRI (Caffeine-RAC)

7 januari 2025 uppdaterad av: Hsiao-Ying Wey

Mät striatala adenosin-dopaminreceptorinteraktioner: från molekyl till beteenden

Denna forskningsstudie syftar till att avgöra om och hur koffeinintag påverkar inlärningsprocessen genom belöningsfeedback jämfört med placebo. Data som erhållits från denna studie skulle förbättra vår förståelse av konsekvensen och mekanismen för koffeinintag i aspekten av inlärningsprocessen.

Deltagarna kommer att utföra en förstärkningsinlärningsuppgift (dvs. Probabilistic Selection Task) och en motorisk inhiberingsuppgift (dvs. Go/NoGo-uppgift) i en hjärnskanning. Skanningen kommer att göras med Siemens Biograph mMR positronemissionstomografi (PET)/magnetisk resonanstomografi (MRI) 3 Tesla-skanner. PET tillåter oss att se förändringarna i "belöningssignalerna" - dopamin - i hjärnan med hjälp av ett radioaktivt färgämne som kallas [11C]Raclopride. MRT, å andra sidan, gör det möjligt för oss att ta detaljerade bilder av hjärnans aktiviteter under kognitiva uppgifter med hjälp av en kraftfull magnet. Att granska dessa bilder hjälper oss att förstå koffeinets inverkan på belöningssignaler och hjärnaktiviteter under inlärningsprocessen.

Studieöversikt

Status

Rekrytering

Betingelser

Intervention / Behandling

Detaljerad beskrivning

Adenosin 2A-receptorer (A2AR) kolokaliseras med och utövar allosterisk antagonism mot dopamin D2-receptorer (D2R) genom att sambilda funktionella heterodimerer i striatum. Preliminära studier med positronemissionstomografi (PET) med [11C]Raclopride har visat ökad D2/D3R-tillgänglighet genom A2AR-antagonism med koffein och minskad D2/D3R-tillgänglighet genom förbättrad adenosinsignalering under sömnbrist, vilket stöder uppfattningen om A2AR-D2R-interaktioner in vivo . Hur A2AR-D2R-interaktioner bidrar till D2R-medierade neurokognitiva funktioner är dock knappast undersökt.

Förstärkningsinlärning, en dopaminmedierad kognitiv process som är avgörande för olika mänskliga beteenden, inklusive vana, preferenser, tro och motstånd mot förändring, påträffas ofta förändrad i dopaminrelaterade störningar. Till exempel leder hyperdopaminerg funktion i striatum, som observerats vid psykos, till en minskning av belöningsinlärning och en trubbig uppgiftsrelaterad neural aktivitet. Genom den antagonistiska effekten av A2AR på D2R-signalering kan blockering av A2AR potentiellt förbättra D2R-medierad negativ förstärkning, a.k.a. ett "no-go"-svar. Hos gnagare minskar A2AR-agonister förstärkningen av psykostimulanter, medan en A2AR-antagonist kan underlätta belöningssökande effekter av förstärkare. I denna dubbelblinda randomiserade crossover-studie strävar vi därför efter att använda koffein, en adenosinantagonist såväl som en vanlig psykostimulant av nästan 80 % av världens befolkning, för att undersöka om blockering av A2AR kommer att förbättra D2R-modulerad förstärkningsinlärning/nej -go-svar genom att modulera D2R-signalering farmakologiskt.

Det långsiktiga målet med denna studie är att främja förståelsen av molekylära mekanismer relaterade till A2AR-D2R-heterodimerer och den kliniska potentialen för att modulera A2AR-D2R-interaktioner. Tolv unga friska icke-rökare kommer att delta i denna studie. Varje deltagare kommer att genomgå ett koffein- och ett placebotillstånd. I varje tillstånd kommer deltagarna först att gå igenom en 6-dagars ambulatorisk tvättperiod där deltagarna kommer att bli ombedda att avstå från koffeinhaltiga dieter, alkohol och droger, och stanna i vanlig säng- och vaknatid. På dag 7 kommer en PET/fMRI-skanning att äga rum vid middagstid, och en koffein- eller placebotablett kommer att administreras oralt 20 minuter före skanningen.

Samtidig PET/fMRI kommer att användas för att undersöka sambandet mellan de neurokemiska förändringarna (dvs. D2/D3R-tillgängligheten kvantifierad av [11C]Raclopride) och de hemodynamiska svaren (d.v.s. uppgiftsrelaterad blodsyrenivåberoende fMRI-aktivitet) under förstärkning lärande i koffeintillståndet jämfört med placebo. Det antas att förbättrad D2/D3R-tillgänglighet förmedlar koffeinets underlättande effekt på förstärkningsinlärning. Specifikt förväntar vi oss att koffein kommer att förbättra fMRI-svar i belöningsrelaterade hjärnregioner, och att det ökade fMRI-svaret kommer att korrelera positivt med en förändring i D2/D3R-tillgänglighet.

Studietyp

Interventionell

Inskrivning (Beräknad)

12

Fas

  • Fas 4

Kontakter och platser

Det här avsnittet innehåller kontaktuppgifter för dem som genomför studien och information om var denna studie genomförs.

Studiekontakt

Studieorter

Deltagandekriterier

Forskare letar efter personer som passar en viss beskrivning, så kallade behörighetskriterier. Några exempel på dessa kriterier är en persons allmänna hälsotillstånd eller tidigare behandlingar.

Urvalskriterier

Åldrar som är berättigade till studier

  • Vuxen

Tar emot friska volontärer

Ja

Beskrivning

Inklusionskriterier:

  • Ålder ≥ 18 och ≤ 45.
  • Vanligt koffeinintag ≥ 100 mg och ≤ 450 mg dagligen.
  • Icke-rökare.
  • Kliniskt frisk.
  • Har normal syn eller korrigerad till normal syn.

Uteslutningskriterier:

  • Gravida eller ammande kvinnor.
  • Kvinnor som använder hormonella preventivmedel.
  • BMI < 18,5 eller > 29,9
  • Sömnstörningar eller extrem kronotyp.
  • Urintest positivt på en av följande substanser: bensoylekgonin, morfin, d-metamfetamin, d-amfetamin, bensodiazepiner, sekobarbital, metadon, buprenorfinglukuronid, nortriptylin, MDMA, oxikodon, PCP, propoxifen och cannabis/THC
  • Diagnos av depression, ångest, psykos eller neurologiska störningar under de senaste 5 åren.
  • Hjärt- eller hjärt- och kärlsjukdomar.
  • Diabetes eller andra metabola sjukdomar.
  • Under kroniska mediciner, till exempel smärtstillande och steroid.
  • Allergi mot laktos (huvudingrediens i blank kontrolldos)
  • Oförmögen att utföra uppgifterna eller förstå studieinformationen på engelska.

Allmänna MRT- och PET-säkerhetsuteslutningskriterier för alla försökspersoner:

  • Metalliska främmande kroppar som pacemakers, perfusionspumpar, aneurysmklämmor, metalltatueringar var som helst på kroppen, tatueringar nära ögat.
  • Redan existerande medicinska tillstånd inklusive en sannolikhet för att utveckla anfall eller klaustrofobiska reaktioner
  • Oförmåga att ligga platt på skannersängen i cirka 90 minuter enligt fysisk undersökning och medicinsk historia (t. artrit)
  • Senaste exponeringen för strålning (d.v.s. PET från andra forskningsstudier) som i kombination med denna studie skulle ligga över de tillåtna gränserna
  • Graviditet eller amning: Ett negativt serum- eller uringraviditetstest krävs på dagen för PET-proceduren
  • Kroppsvikt > 300 lbs (viktgräns för MRI-skannertabellen)

Studieplan

Det här avsnittet ger detaljer om studieplanen, inklusive hur studien är utformad och vad studien mäter.

Hur är studien utformad?

Designdetaljer

  • Primärt syfte: Grundläggande vetenskap
  • Tilldelning: Randomiserad
  • Interventionsmodell: Crossover tilldelning
  • Maskning: Trippel

Vapen och interventioner

Deltagargrupp / Arm
Intervention / Behandling
Experimentell: Koffein
Koffeintablett, 200mg
Läkemedel: Koffein (200 mg)
Koffein (200 mg) kommer att administreras per os 20 minuter före PET/fMRI-datainsamlingen.
Placebo-jämförare: Placebo
Laktostablett
Läkemedel: Placebo
Laktostablett kommer att administreras per os 20 minuter före PET/fMRI-datainsamlingen.
Andra namn:
  • Laktos

Vad mäter studien?

Primära resultatmått

Resultatmått
Åtgärdsbeskrivning
Tidsram
Dopamin D2/D3-receptortillgänglighet
Tidsram: Under PET/fMRI-skanningen på studiedagen
Dopamin D2/D3-receptortillgänglighet kommer att mätas och indexeras av [11C]Raclopride nondisplaceable binding potential (BPND).
Under PET/fMRI-skanningen på studiedagen
Effekter av koffein på förstärkningsinlärning utvärderad av Probabilistic Selection Task (PST) i fMRI
Tidsram: Under PET/fMRI-skanningen på studiedagen
Förstärkningsinlärning och tillhörande hjärnaktivitet kommer att mätas med PST i en fMRI-skanning. Förstärkningsinlärningen indexeras av noggrannheten i uppgiftsutförandet på beteendenivån och det hemodynamiska svaret för att belöna återkoppling på den neurala nivån.
Under PET/fMRI-skanningen på studiedagen

Sekundära resultatmått

Resultatmått
Åtgärdsbeskrivning
Tidsram
Effekter av koffein på motorisk hämning bedömd av en Go/NoGo-uppgift i fMRI
Tidsram: Under PET/fMRI-skanningen på studiedagen
Motorisk hämning och tillhörande hjärnaktivitet kommer att undersökas med hjälp av Go/NoGo i en fMRI-skanning. Förstärkningsinlärningen indexeras av noggrannheten i uppgiftsutförandet på beteendenivån och det hemodynamiska svaret under hämningen av motoriska reaktioner på neurala nivån.
Under PET/fMRI-skanningen på studiedagen
Effekter av koffein på framträdande egenskaper mätt med Salience Attribution Test (SAT)
Tidsram: Efter PET/fMRI-skanningen på studiedagen
Deltagarnas framträdande förmåga att belöna stimuli kopplade till Probabilistic Selection Task kommer att bedömas med hjälp av Salience Attribution Test. I uppgiften kommer deltagarna att använda en visuell analog skala för att indikera sin uppskattning av belöningssannolikheten (0 till 100 %) för varje stimulans de har lärt sig i uppgiften under skanningen. Framträdandet kommer att indikeras av skillnaden mellan deras uppskattning och den verkliga sannolikheten, såväl som kontrasten mellan hög och låg sannolikhet i uppskattning och i verkligheten.
Efter PET/fMRI-skanningen på studiedagen

Andra resultatmått

Resultatmått
Åtgärdsbeskrivning
Tidsram
Effekter av koffein på subjektiv sömnighet mätt med Karolinska Sleepiness Scale (KSS)
Tidsram: Efter PET/fMRI-skanningen på studiedagen
KSS är en 10-punktskale, där 1 motsvarar extremt alert, medan 10 motsvarar extremt sömnig. Skalan är till för att mäta deltagarens sömnighetstillstånd, vilket kommer att användas som en potentiell kovariat i beteendeanalyserna.
Efter PET/fMRI-skanningen på studiedagen
Effekter av koffein på ångestnivåer mätt med State-Trait Anxiety Inventory-vuxen version (STAI-A)
Tidsram: Efter PET/fMRI-skanningen på studiedagen
Den del av STAI-A som bedömer ångestnivån för svarsögonblicket innehåller 20 påståenden, såsom "Jag känner mig lugn", "Jag känner mig spänd" etc. Deltagarna kommer att använda en 4-gradig skala för att svara på om de känner "inte alls", "något", "måttligt" eller "mycket mycket" till varje påstående. Detta utfallsmått kommer att användas som en potentiell kovariat i beteendeanalyserna.
Efter PET/fMRI-skanningen på studiedagen
Effekter av koffein på cerebralt blodflöde
Tidsram: Under PET/fMRI-skanningen på studiedagen
Cerebralt blodflöde kommer att mätas med en MR-sekvens, Arterial Spin Labeling, under fMRI-insamlingen och användas som en kovariat i fMRI-analys. Denna utfallsmätning kommer att användas som en potentiell kovariat i fMRI-analyserna för att ta hänsyn till effekten av koffeinets vasokonstriktiva effekter.
Under PET/fMRI-skanningen på studiedagen
Effekter av koffein på fMRI-hjärnanslutning under vilotillstånd
Tidsram: Under PET/fMRI-skanningen på studiedagen
Som ett utforskande resultat kommer fMRI-sekvensen i vilotillstånd att stämmas för att undersöka om koffeinintag kommer att påverka hjärnanslutning.
Under PET/fMRI-skanningen på studiedagen

Samarbetspartners och utredare

Det är här du hittar personer och organisationer som är involverade i denna studie.

Sponsor

Hsiao-Ying Wey

Publikationer och användbara länkar

Den som ansvarar för att lägga in information om studien tillhandahåller frivilligt dessa publikationer. Dessa kan handla om allt som har med studien att göra.

Allmänna publikationer

Studieavstämningsdatum

Dessa datum spårar framstegen för inlämningar av studieposter och sammanfattande resultat till ClinicalTrials.gov. Studieposter och rapporterade resultat granskas av National Library of Medicine (NLM) för att säkerställa att de uppfyller specifika kvalitetskontrollstandarder innan de publiceras på den offentliga webbplatsen.

Studera stora datum

Studiestart (Faktisk)

17 maj 2023

Primärt slutförande (Beräknad)

31 december 2026

Avslutad studie (Beräknad)

31 december 2026

Studieregistreringsdatum

Först inskickad

31 december 2024

Först inskickad som uppfyllde QC-kriterierna

31 december 2024

Första postat (Faktisk)

25 mars 2025

Uppdateringar av studier

Senaste uppdatering publicerad (Faktisk)

25 mars 2025

Senaste inskickade uppdateringen som uppfyllde QC-kriterierna

7 januari 2025

Senast verifierad

1 januari 2025

Mer information

Termer relaterade till denna studie

Nyckelord

Ytterligare relevanta MeSH-villkor

Andra studie-ID-nummer

  • IRB2022P001681
  • 1R21MH138923-01 (U.S.S. NIH-anslag/kontrakt: NIMH)

Plan för individuella deltagardata (IPD)

Planerar du att dela individuella deltagardata (IPD)?

JA

IPD-planbeskrivning

Rå datafiler på ämnesnivå kommer att skickas till NIMH Data Archive (NDA). Dessa inkluderar [11C]Raclopride PET-data samt beteende- och fMRI-data från Probabilistic Selection Tasks och Go/Nogo-uppgifter. Andra beteendedata t.ex. Salience Attribution Tests, Karolinska Sleepiness Scale, och State-Trait Anxiety Inventory, samt fMRI-data t.ex. Arteriell spinnmärkning och vilotillstånd fMRI kommer också att inkluderas.

Relevanta resurser, såsom kod som används för databehandling och analyser, kommer att göras allmänt tillgängliga via GitHub. Den huvudsakliga readme.md filen för projektet kommer att innehålla instruktioner och parameterval för att exekvera koderna/skripten. Koddokumentationen kommer att innehålla instruktioner om hur man kommer åt data, namn och e-postadress till en kontaktperson för frågor och relevanta referenser till publikationer. För att säkerställa långsiktig tillgänglighet kommer en kopia av GitHub-kodarkivet att arkiveras i Zenodo vid tidpunkten för publicering med en digital objektidentifierare (DOI).

Tidsram för IPD-delning

Data kommer att finnas tillgängliga i slutet av NIMH-anslaget (förväntat 1/1/2027). Data och koden/mjukvaran/verktygen som används för att utveckla den publicerade eller inlämnade datamängden kommer att delas vid tidpunkten för datainlämning eller publicering och bevaras i inte kortare än 5 år.

Läkemedels- och apparatinformation, studiedokument

Studerar en amerikansk FDA-reglerad läkemedelsprodukt

Ja

Studerar en amerikansk FDA-reglerad produktprodukt

Nej

produkt tillverkad i och exporterad från U.S.A.

Nej

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 .

Prenumerera