振荡对工作记忆和注意力的贡献
提案的具体目标阐明了这些目标:
目标 1:检验无人值守记忆项目 (UMI) 的认知控制是由控制空间和非空间注意力的相同额顶机制实现的假设。
目标 2:检验这样的假设,即视觉刺激的选择,无论是来自环境还是来自 WM,部分是通过劫持低频振荡动力学来完成的,而低频振荡动力学是皮质丘脑电路清醒状态生理学的基础的视觉系统。
目标 3:检验上下文绑定的功能有助于后顶叶皮层 (PPC) 的延迟期活动的假设。
研究概览
详细说明
4.2.a 叙述性研究描述 提出了 11 个不同的实验,并依次描述了每个实验。 实验 1.a.:从 UMI 重新激活的时间流逝中消除混杂的认知状态这个实验需要记录脑电图,并提供 spTMS,而健康的年轻成年受试者进行两种类型的 WM 试验:双系列回溯(DSR)试验和单-追溯试验。 DSR 试验从两个项目的呈现开始(从面部、动作、单词类别中提取),然后是初始延迟 1.1,然后是提示 1,指示第一个记忆探针将探测这两个项目中的哪一个。 在探测 1 之后,提示 2 指示探测 2 将测试哪个项目。两种试验类型都将具有 3 种类型的探测:匹配(50% 的试验);匹配(50% 的试验);不匹配/相同类别(从与回溯样本相同的类别中抽取,30% 的试验);和不匹配/诱饵(探测是未提示的项目,20% 的试验。 spTMS 也将不可预测地在一半的延迟期间交付给 IPS2。 前瞻性功率分析,使用 PMC 5221753 的结果(并考虑到 Exp. 1.a. 与 PMC 5221753 不同,将使用重复测量设计),表示每个受试者 360 次试验,12 名受试者,需要达到 80% 的关键行为比较功率,这是 spTMS 对 spTMS 的比较影响FAR to nonmatch/lure probes for dual serial- vs. single-retrocue trials, assessed with the contrast [(FAR nonmatch/lure, dual - FARnonmatch/same-category, dual) - (FAR nonmatch/lure, single - FARnonmatch/same ] -类别,单一)]。 (为了平衡匹配和不匹配探测的数量,每个受试者总共将进行 720 次试验。) 每个主题将参加两个 2.5 小时的实验课程。 (考虑到 15% 的损耗会使目标 n 从 12 膨胀到 14。)
Exp。 2.a. 额顶显着图的 spTMS/EEG。 研究 PMC 4893488 使用 17 的 n 来获得可靠的单次试验回归结果,这是针对该数据集计划的最小功效分析; 18 个科目将允许每个目标半球有相同数量的科目。 从 spTMS 靶向区域的平衡顺序来看,需要 12 个受试者(2 个半球 * 6 个可能的顺序);一旦 12 个平衡单元被填满,剩下的 6 个受试者将被一次选出两个,并分配相同的随机选择的区域顺序,每个半球一个)。 (考虑到 15% 的损耗会使目标 n 从 18 膨胀到 21。)
Exp。 2.b.额顶显着图的 1 Hz rTMS。 研究 PMC 5725229 招募了 27 名受试者,基于文献的自身功率分析,使用与 Exp. 相当的 rTMS 程序。 2.b.将用于破坏 PFC 的功能,PFC 是本研究的目标区域之一。 由于之前几项使用 TMS 研究注意力选择的研究发现了空间注意力控制中半球不对称的证据,因此每个半球将招募 27 个目标对象,总共 54 个。(允许 15% 的损耗使目标 n 膨胀从 54 到 62。)
Exp。 FEF 和 IFJ 的 2.c.1 Hz rTMS。 注意事项与 Exp 相同。 2.b.
实验 3.a. 用 EEG 研究时空注意力的 alpha 波段动力学。
研究 PMC 4500270 发现了 15 名受试者在 alpha 波段中与时间预测相关的频移的可靠影响。 将招募十六 (16) 名受试者以实现平等平衡。 (考虑到 15% 的损耗会使目标 n 从 16 膨胀到 18。)
Exp。 4.a. 对 alpha 波段动态的战略控制,用于感知上没有挑战性的视觉选择。
注意事项与 Exp 相同。 3.a.
Exp。 4.b. 视觉 WM 中用于选择的 alpha 波段动态的战略控制。 注意事项与 Exp 相同。 3.a.
实验 5(解决目标 3)。 测试 WM 存储与 CDA 功率分析的上下文绑定帐户,通过对从本研究的初步结果得出的模拟数据进行重采样,表明需要 36 名受试者才能达到 90% 的功率来检测负载效应(即,CDA 用于3C 试验 > CDA 用于 1C 试验)。 (考虑到 15% 的损耗会使目标 n 从 36 膨胀到 41。)
实验 6(解决目标 3)。 改变上下文的域。 注意事项与 Exp 相同。 5.
研究类型
注册 (实际的)
阶段
- 不适用
联系人和位置
学习地点
-
-
Wisconsin
-
Madison、Wisconsin、美国、53706
- University of Wisconsin - Madison
-
-
参与标准
资格标准
适合学习的年龄
接受健康志愿者
描述
纳入标准:
- #18 岁 <36 岁。 - 右撇子。
- 研究者根据病史、身体和神经系统检查确定身体健康;对于“仅脑电图”课程,将不会进行身体或神经系统检查;
- 女性受试者必须已绝经两年,手术绝育或采用医学上可接受的节育方法(不适用于“仅脑电图”会议);
- 女性受试者不得怀孕。
- 能够听懂和说英语。
- 能够在入院前提供书面同意
排除标准:
- 癫痫史、中风史、脑部手术史、颅内金属植入物、脑结构损伤、可能受 TMS 或 tCS 影响的装置(起搏器、药物泵、人工耳蜗、植入式脑刺激器); - 哺乳期妇女(自我报告)*;
- 头部外伤史,意识丧失超过 5 分钟;
- 任何癫痫病史;
- 任何癫痫发作家族史*;
- 需要胰岛素治疗的糖尿病*;
- 严重的心脏病或最近 3 个月内心脏病发作的受试者;
- 在过去六个月内符合 DSM-IV 酒精/药物滥用问题标准的受试者;
- 任何当前的 Axis I 或 II 诊断或过去的 Axis I 诊断;
- 需要使用影响中枢神经系统功能的药物;
- 带有金属植入物(例如假肢、弹片或动脉瘤夹-S)的受试者,或带有电子植入物(例如心脏起搏器)的人。 MR 机器产生的磁场会导致这些设备移位或发生故障*;
- 怀孕或计划怀孕的女性受试者;或未采取医学上可接受的避孕措施的具有生育潜力的女性受试者*;
- 受试者在过去 3 年内被诊断出患有癌症和/或患有活动性肿瘤疾病;
- 研究者预计受试者将无法遵守方案。
- 禁止合并治疗:任何研究药物;抗精神病药,抗抑郁药;或ECT;其他精神药物,包括镇静催眠药(水合氯醛扎来普隆除外);舒马普坦(和类似药物);抗焦虑药和草药(例如圣约翰草、卡瓦卡瓦);引入或改变心理治疗的强度;任何具有精神作用的非精神药理学药物(例如,抗组胺药、β 受体阻滞剂)。
- 色盲
- 视力不佳或未矫正
- 昏厥/晕厥史
学习计划
研究是如何设计的?
设计细节
- 主要用途:基础科学
- 分配:不适用
- 介入模型:单组作业
- 屏蔽:无(打开标签)
武器和干预
参与者组/臂 |
干预/治疗 |
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实验性的:2016-0500-健康青年
工作记忆和注意力
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工作记忆和注意力的行为测试
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研究衡量的是什么?
主要结果指标
结果测量 |
措施说明 |
大体时间 |
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行为准确性:子研究 1
大体时间:3小时
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正确识别反应的平均百分比 - 表示平均而言,参与者正确识别测试刺激与工作记忆中的项目匹配或不匹配的试验百分比。
该小组完成的主要任务是双序列识别(DSR)任务,其中涉及每次试验的两个响应。
次要(控制)任务是单一识别(SR)任务,其中涉及每次试验的一个响应。
这两项任务是交叉的,因此所有参与者在测量的时间范围内连续完成它们。
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3小时
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行为准确性:子研究 2
大体时间:3小时
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正确识别反应的平均百分比 - 表示平均而言,参与者正确识别测试刺激与工作记忆中的项目匹配或不匹配的试验百分比。
这组参与者完成的主要任务是双背识别任务,其中参与者指示当前刺激是否与两项前显示的刺激匹配或不匹配(在测量时间范围的前半部分完成) );第二个任务是延迟识别任务,其中参与者指示当前刺激是否与 1750 毫秒之前显示的刺激匹配(在测量时间范围的后半段完成)。
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3小时
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行为准确性:子研究 3
大体时间:3小时
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正确识别反应的平均百分比 - 表示平均而言,参与者正确识别测试刺激与工作记忆中的项目匹配或不匹配的试验百分比。
主要任务结果基于有效提示的试验,其中提示指示要测试的位置,而第二个任务结果基于无效提示的试验,其中提示指示的位置不是要测试的位置。测试位置。
这些任务条件在整个测量的时间范围内混合在一起。
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3小时
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行为准确性:子研究 5
大体时间:3小时
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正确识别反应的平均百分比 - 表示平均而言,参与者正确识别测试刺激与工作记忆中的项目匹配或不匹配的试验百分比。
主要任务结果基于“一致”试验的辨别准确性,其中工作记忆项目和知觉辨别刺激的方向相同;次要任务结果基于“不一致”试验的辨别准确性。
这两种任务类型在整个测量时间范围内混合在一起。
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3小时
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行为准确性:子研究 7
大体时间:4小时
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平均误差(以度为单位)。
在每次试验中,参与者必须记住计算机屏幕上连续显示在不同位置的三个物体方向(例如 10 度、40 度和 75 度)。
几秒钟后,参与者会收到一个提示/指示符,告知他们在试验的测试阶段需要回忆(即重现)哪些方向。
经过短暂的延迟后,屏幕上会显示一条线,参与者必须用鼠标旋转它以匹配记忆中的方向。
这种情况发生在两种任务条件下:“重叠”条件,其中两个内存项显示在屏幕上的同一位置;以及“非重叠”条件,其中所有项目都呈现在屏幕上的不同位置。
“重叠”任务是在测量时间范围的前半部分执行的; “不重叠”任务在下半年进行。
较大的误差(报告的方向和显示的方向之间存在较大差异)表明记忆准确性较差。
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4小时
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反应时间:子研究 1
大体时间:3小时
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受试者在每次试验中通过按下键盘按钮锁定反应所需的时间(以毫秒为单位)。
该小组完成的主要任务是双序列识别(DSR)任务,其中涉及每次试验的两个响应。
次要(控制)任务是单一识别(SR)任务,其中涉及每次试验的一个响应。
这两项任务是交叉的,因此所有参与者在测量的时间范围内连续完成它们。
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3小时
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反应时间:子研究 2
大体时间:3小时
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受试者在每次试验中通过单击鼠标按钮锁定其反应所需的平均时间(以毫秒为单位)。
这组参与者完成的主要任务是双背识别任务,其中参与者指示当前刺激是否与两项前显示的刺激匹配或不匹配(在测量时间范围的前半部分完成) );第二个任务是延迟识别任务,其中参与者指示当前刺激是否与 1750 毫秒之前显示的刺激匹配(在测量时间范围的后半段完成)。
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3小时
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反应时间:子研究 3
大体时间:3小时
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受试者在每次试验中通过按下键盘按钮锁定响应所需的平均时间(以毫秒为单位)。
主要任务结果基于有效提示的试验,其中提示指示要测试的位置,而第二个任务结果基于无效提示的试验,其中提示指示的位置不是要测试的位置。测试位置。
这些任务条件在整个测量的时间范围内混合在一起。
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3小时
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反应时间:子研究 5
大体时间:3小时
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受试者在每次试验中通过按下键盘按钮锁定响应所需的平均时间(以毫秒为单位)。
主要任务结果基于“一致”试验的辨别准确性,其中工作记忆项目和知觉辨别刺激的方向相同;次要任务结果基于“不一致”试验的辨别准确性。
这两种任务类型在整个测量时间范围内混合在一起。
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3小时
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反应时间:子研究 6
大体时间:3小时
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受试者在每次试验中通过按下键盘按钮锁定响应所需的平均时间(以毫秒为单位)。
主要任务是“set size 2”任务,参与者必须在工作记忆中保留两项;第二项任务是“设定大小 1”任务,参与者在工作记忆中保留一个项目。
这些任务在整个测量的时间范围内混合在一起。
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3小时
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EEG 数据的多元模式分类:子研究 1
大体时间:3小时
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多元模式分类是一种机器学习方法,用于评估脑电图 (EEG) 信号中刺激信息的神经表征(即“解码”信号)。
结果衡量标准是解码性能。
当解码器表现良好时(此处大于 0.5),EEG 信号包含与试验中该点刺激表示一致的信息;当它表现不佳时(此处小于或等于 0.5),则当时没有刺激表示的证据。
这里报告的是在不同任务条件下的记忆周期内解码记忆项目表示的平均分类器准确度(表示为曲线下面积):当该项目被提示或未提示时以及何时进行经颅磁刺激(TMS)时。
使用的数据来自完整测量的时间范围。
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3小时
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多元反编码建模 (IEM) 重建:子研究 2
大体时间:4小时
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每个脑电图电极的信号被解释为来自研究中针对特定刺激方向的六个通道的响应的加权和。
来自延迟识别任务的数据被回归到该基组上,以获得表征每个通道对每个电极响应的贡献的权重矩阵。
然后对权重矩阵进行反转,以导出主要 2-back 任务数据延迟期间刺激方向的重建表示。
报告的是延迟期间有提示和无提示记忆项目的重建的组级斜率(以任意单位),作为范围从-1:+1的记忆强度指数/分数。
斜率越大表示记忆表征越强。
负值意味着记忆表征是第一次呈现刺激时所持有的表征的修改(“翻转”)版本;正值表示与刺激首次出现时的情况直接相似。
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4小时
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经颅磁刺激 (TMS) 对 EEG 数据成分强度的影响:子研究 1
大体时间:3小时
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空间分布相位耦合提取(SPACE)分解方法用于识别产生脑电图信号的离散神经节律(“成分”)。
试验中每个时间点(历元)所识别成分的强度提供了活性测量值,范围从 0(不存在/不活跃)到正值(存在/活跃)。
优势被用来解决单脉冲 TMS 是否会唤起在脉冲之前不活跃的新神经节律或调节现有节律的问题。
如果引起新的节律,则与没有 TMS 的试验相比,在 TMS 之前具有可忽略不计(~0)强度的试验在 TMS 后增加的试验百分比应该更高。
报告了具有后 β、后 α 和后 θ 模式的试验的百分比,确定了使用和不使用 TMS 和 TMS 的试验的组成部分。
使用了完整会话的数据。
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3小时
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Alpha 波段功率作为工作记忆中位置相关性的函数:子研究 3
大体时间:4小时
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神经活动包括节律性活动和非周期性活动。
阿尔法节律活动在支持工作记忆表现方面发挥着重要作用,并根据任务需求而变化。
EEG 数据被分解为 α 周期和非周期分量,以隔离 α 频带功率(8-14 Hz)。
参与者的任务是对屏幕上、下、左、右显示的记忆项目做出判断。
为了评估空间记忆线索对分解阿尔法的影响,首先确定了对四个记忆位置具有选择性阿尔法调制的电极。
然后,根据该位置是否有人值守、无人值守或与特定试验无关来比较这些电极的阿尔法功率。
这是在两个时期完成的:在记忆延迟期间(采样后 350 - 850 毫秒)和目标呈现期间(采样后 850 - 1350 毫秒)。
整个会话的数据用于此分析。
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4小时
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对侧延迟活动幅度 (CDA):子研究 4
大体时间:4小时
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CDA 是一种源自后电极的事件相关电位 (ERP),可跟踪工作记忆中保存的信息量,并且也可能对上下文绑定需求敏感。
随着内存负载的增加,它变得更加负面。
CDA 是根据脑电图计算出来的,通过平均试验中的电压来生成记忆线索对侧或同侧的信号。
通过从对侧信号中减去同侧信号来计算“差波”。
CDA 的幅度在两种情况下报告:当记忆集是同质的时,大集合大小跟踪参与者的 CDA - 由来自同一刺激类别的多个项目组成,因此所有项目都得到提示;小规模分析跟踪了参与者在记忆集异质时的表现——由多个刺激类别的项目组成,只有一个类别被提示目标反应。
此分析中使用了完整会话的数据。
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4小时
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“对侧延迟活动”(CDA) 的幅度:子研究 6
大体时间:4小时
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CDA 是一种源自后电极的事件相关电位 (ERP),可跟踪工作记忆中保存的信息量,并且也可能对上下文绑定需求敏感。
随着内存负载的增加,它变得更加负面。
CDA 是根据脑电图计算出来的,通过平均试验中的电压来生成记忆线索对侧或同侧的信号。
通过从对侧信号中减去同侧信号来计算“差波”。
CDA 的幅度在两种情况下报告:当记忆集由两个目标特征组成时,大集大小跟踪参与者的 CDA;当记忆集由一个目标特征组成时,小集大小分析跟踪参与者的表现。
此分析中使用了完整会话的数据。
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4小时
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实验 2.a.多元反编码模型的幅度 - 从经颅磁刺激诱发反应推导的刺激位置重建
大体时间:5小时
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多元反向编码模型将用于根据脑电图数据重建刺激位置的表示,并且将在三种刺激条件下比较表示的强度。
请注意,此方法需要以两种格式分析宽带脑电图信号(从 1-100Hz 进行带通滤波):时域和频谱变换。
频谱变换分析不需要对离散功能定义的频带(例如,α、β等)进行单独分析。
相反,2 到 20 Hz 的每个整数频率以及 22 到 50 Hz 的每个其他整数频率的频谱功率值(每个通道产生 34 个频率)被用作分析中的特征。
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5小时
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实验 2.a.经颅磁刺激诱发脑电图信号的空间分布相位耦合提取识别分量
大体时间:5小时
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经颅磁刺激诱发的脑电图信号的空间分布相位耦合提取识别的分量将指示无人注意的记忆项目重新激活效应是由脑电图信号中的从头分量携带,还是由一个或多个分量的功率变化携带在传递经颅磁刺激之前存在于信号中。
请注意,该方法需要对宽带脑电图信号的频谱变换进行分析,而不需要对离散功能定义的频带(例如,α,β等)进行单独分析。相反,从 2 到 2 的每个整数频率处的频谱功率值20 Hz 以及 22 至 30 Hz 频率范围内的所有其他整数(每个通道产生 24 个频率)均被输入到分析中。
对于该方法将识别的分量的频率组成没有做出任何先验假设。
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5小时
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实验 2.a.多元反向编码模型的幅度相关性-无人值守记忆项的位置重建与阿尔法带功率。
大体时间:5小时
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多元反向编码模型的振幅相关性——从经颅磁刺激诱发的反应导出的无人照管记忆项目的位置重建,与针对枕叶皮层时的α带功率的相关性。
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5小时
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实验 2.a.多元反编码模型幅度的相关性-无人值守记忆项位置重建与β带功率的关系
大体时间:5小时
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当针对顶内沟时,多元反向编码模型的振幅与来自经颅磁刺激诱发反应的无人照管记忆项目的位置重建与β带功率的相关性。
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5小时
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实验 3.a.脑电图 Alpha 波段的频率作为视网膜定位的函数
大体时间:4小时
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脑电图 α 波段的频率作为视网膜定位的函数
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4小时
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实验 3.a.从与就诊位置相对应的信号中提取脑电图信号的空间分布相位耦合识别分量
大体时间:4小时
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从与参与位置相对应的信号中提取识别的脑电图信号的空间分布相位耦合分量,以评估 α 频段频率中与期望相关的偏移是由一个振荡器的频率变化还是由相对功率的变化产生的多个振荡器。
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4小时
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实验 4.a.反应时间评估为关键刺激发生后按下响应按钮的延迟。
大体时间:4小时
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反应时间评估为关键刺激发生后按下响应按钮的延迟。
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4小时
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实验 4.a.脑电图 Alpha 波段的功率与视网膜定位的函数关系
大体时间:4小时
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脑电图 α 波段的功率与视网膜定位的函数关系
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4小时
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实验 4.a.脑电图 Alpha 波段的频率作为视网膜定位的函数
大体时间:4小时
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脑电图 α 波段的频率作为视网膜定位的函数
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4小时
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实验 4.a.空间分布相位耦合从与就诊位置对应的信号中提取识别脑电图信号的 Alpha 带分量
大体时间:4小时
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从与参与位置相对应的信号中提取识别的脑电图信号的空间分布相位耦合分量,以评估 α 频段频率中与期望相关的偏移是由一个振荡器的频率变化还是由相对功率的变化产生的多个振荡器。
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4小时
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实验 6. EEG 信号的多元反编码建模以确定该信号中是否携带上下文信息
大体时间:4小时
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对 EEG 信号进行多元反编码建模,以确定该信号中是否携带上下文信息。
请注意,此方法需要以两种格式分析宽带脑电图信号(从 1-100Hz 进行带通滤波):时域和频谱变换。
频谱变换分析不需要对离散功能定义的频带(例如,α、β等)进行单独分析。
相反,2 到 20 Hz 的每个整数频率以及 22 到 50 Hz 的每个其他整数频率的频谱功率值(每个通道产生 34 个频率)被用作分析中的特征。
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4小时
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合作者和调查者
出版物和有用的链接
一般刊物
- Fulvio JM, Postle BR. Cognitive Control, Not Time, Determines the Status of Items in Working Memory. J Cogn. 2020 Apr 9;3(1):8. doi: 10.5334/joc.98.
- Pietrelli M, Samaha J, Postle BR. Spectral Distribution Dynamics across Different Attentional Priority States. J Neurosci. 2022 May 11;42(19):4026-4041. doi: 10.1523/JNEUROSCI.2318-21.2022. Epub 2022 Apr 6.
- Wan Q, Cai Y, Samaha J, Postle BR. Tracking stimulus representation across a 2-back visual working memory task. R Soc Open Sci. 2020 Aug 5;7(8):190228. doi: 10.1098/rsos.190228. eCollection 2020 Aug.
- Cai Y, Fulvio JM, Samaha J, Postle BR. Context Binding in Visual Working Memory Is Reflected in Bilateral Event-Related Potentials, But Not in Contralateral Delay Activity. eNeuro. 2022 Nov 9;9(6):ENEURO.0207-22.2022. doi: 10.1523/ENEURO.0207-22.2022. Print 2022 Nov-Dec. Erratum In: eNeuro. 2024 May 6;11(5):ENEURO.0159-24.2024. doi: 10.1523/ENEURO.0159-24.2024.
研究记录日期
研究主要日期
学习开始 (实际的)
初级完成 (实际的)
研究完成 (实际的)
研究注册日期
首次提交
首先提交符合 QC 标准的
首次发布 (实际的)
研究记录更新
最后更新发布 (实际的)
上次提交的符合 QC 标准的更新
最后验证
更多信息
与本研究相关的术语
其他研究编号
- 2016-0500
- Protocol Version 8/11/2022 (其他标识符:UW Madison)
- A538900 (其他标识符:UW Madison)
- SMPH\PSYCHIATRY\PSYCHIATRY (其他标识符:UW Madison)
- 2R01MH095984-06 (美国 NIH 拨款/合同)
计划个人参与者数据 (IPD)
计划共享个人参与者数据 (IPD)?
药物和器械信息、研究文件
研究美国 FDA 监管的药品
研究美国 FDA 监管的设备产品
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工作记忆和注意力的临床试验
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Rush University Medical CenterNational Center for Complementary and Integrative Health (NCCIH)完全的