初级运动皮层的 tDCS 改善帕金森病的内隐运动序列学习

学习规划

研究人员将进行一项单盲、假对照、平衡研究，以研究 M1 tDCS 对 IMSL 的影响。 由于与年龄相关的影响可以解释健康年轻人和 PD 患者的相互矛盾的发现，因此研究人员将包括一个与 PD 组年龄匹配的健康对照组。 对于 IMSL 的序列特定方面（主要结果），将执行混合因子重复测量方差分析，其中“组”（2 个水平：PD、健康）作为受试者间因素和“刺激”（2 个水平：阳极、假）、“块”（2 个级别：随机块、相邻块的平均值）和“时间”（3 个级别：期间、5 分钟后、1 周后）作为主体内因素。 同样，对于一般学习（次要结果），将使用“组”（2 个级别：PD、健康）作为主体间因素和“刺激”（2 个级别：阳极、假）进行混合因子重复测量方差分析， “块”（7 个级别：块 1-6、块 8）和“时间”（3 个级别：期间、5 分钟后、1 周后）作为主体内因素。 所有参与者将以随机顺序接受阳极（真实）和假（安慰剂）tDCS。 平衡将由独立调查员使用 Microsoft Excel® 完成。 帕金森病认知结果量表 (SCOPA-COG)、蒙特利尔认知评估 (MoCA) 和医院焦虑和抑郁量表 (HADS) 问卷的基线分数，以及临床亚型（运动性强直亚型、震颤亚型）和序列意识得分将作为协变量。

招聘策略

将通过以下机构和中心招募患有 PD 的人：Flemish Parkinson Liga (VPL)；布鲁塞尔大学医院（UZ Brussel）、鲁汶-林堡大学学院（UCLL）和 RevArte 康复中心（安特卫普）的神经学家；专门从事神经康复的私人物理治疗师。 年龄匹配的健康参与者将通过 PD 候选人（患者的伴侣）、布鲁塞尔及其周边地区的几家养老院以及在社交媒体上发布数字传单来招募。

对主题没有限制或禁止。 参与者将在试用期间继续服药，并将在药物治疗的 ON 阶段执行实验程序。 这是为了最大限度地提高执行任务的可行性，并与以前研究 PD 中 tDCS 效应的研究保持一致。

材料

将使用 1x1 低强度直流刺激器（Soterix Medical Inc，纽约，美国）通过一对相同的方形橡胶电极（尺寸 35 cm2）产生和输送 tDCS，放置在矩形盐水浸泡的海绵中。 对于M1的刺激，电极将根据国际10-20脑电图系统放置在C3或C4上，与表演手的M1对侧相匹配。 参考电极将放置在执行手的同侧 F1 或 F2 上。

电流刺激将在一分钟内从 0 毫安 (mA) 缓慢上升至 2 mA。 对于阳极 tDCS 条件，此强度将在 SRT 任务期间（大约 20 分钟）保持不变，这完全符合 tDCS 的循证安全标准。 这将导致电流密度为 0,057 mA/cm2。 对于假 tDCS 条件 - 受试者不知道 - 刺激将在一分钟加速后立即逐渐减少至 0 mA。 在 SRT 任务的最后一个块中，将重复这种逐渐增加和减少当前刺激的过程，以优化参与者的致盲过程。 为了控制受试者的致盲，在最后一次会议之后，受试者将被询问他们是否知道刺激条件。 在 tDCS 协议期间和之后两周，实验者将清点短暂的副作用，包括电极下的轻微瘙痒感、电极下皮肤发红、头痛、恶心、疲劳或失眠。

串行反应时间任务（SRT 任务）将用于确定 IMSL。 SRT- 任务将使用 E-Prime® 软件（Psychology Software Tools, Inc., Pittsburgh, Pennsylvania, USA）在笔记本电脑上执行。 参与者将被要求分别按下标准 azerty 键盘的水平对齐的响应键 C、V、B、N，用于最左、左、右、最右的目标。 在 PD 患者的情况下，将用受影响最小的手的食指给出响应，而在健康对照的情况下，将用惯用手给出响应。 如果患有 PD 的人的双手受到同样的影响，则也将使用惯用手。 响应键 C、V、B 和 N 将是唯一可见的键，所有其他键都将被覆盖。

程序

实验将在布鲁塞尔自由大学 (VUB) 的实验室、参与者的家庭环境或他们选择的附近社区中心进行，并由研究人员监督。 由于这些参与者的位移并不总是很明显，因此可以选择在 VUB 的实验室外进行实验。

实验程序之前将进行面对面采访，以收集一般临床和人口统计特征。 还将执行缩短的 3 块 x 25 试验随机 SRT 任务，以评估参与者是否具有足够的运动功能来完成实验。 访谈之后，将通过三份问卷进行神经心理学评估：

• 蒙特利尔认知评估 (MoCA) 将用于评估 8 个领域的认知功能（执行功能、视觉空间技能、注意力、注意力、语言、短期记忆和定向）。
• 帕金森病结果量表，认知部分 (SCOPA-COG) 是一种用于评估 PD 认知功能的简短、可靠和有效的工具。 它由 10 个项目组成，分为四个领域：记忆（4 个项目）、执行功能（3 个项目）、注意力（2 个项目）和视觉空间功能（1 个项目）。 得分为 0-43，得分越低表明认知障碍越严重。
• 医院焦虑和抑郁量表 (HADS) 是一种二维量表，用于识别抑郁和焦虑。 它由 14 个项目组成，分为两个 7 项分量表。 每个项目都采用 4 分制评分，范围从 0（不存在）到 3（极度存在）。

此外，将通过以下方式评估参与者的运动功能：

• 统一帕金森氏病评定量表，第三部分(UPDRS-III)，最广泛使用的PD 临床评定量表之一，由4 个部分组成。 对于本研究，将仅使用第三部分，它通过 14 个项目评估运动功能。

在筛选会议 (T0) 之后，所有符合条件的参与者将在最少五到最多十一周的过程中被看到四次 (T1-T4)。 所有四个会话（T1、T2、T3、T4）都将从 SRT 任务的练习块开始，该任务由 72 个随机试验组成，然后是 8 个块的 72 个试验的实际实验 SRT 任务。 块将被三十秒的休息时间分开。 在块 1 到 6 和块 8 中，目标的顺序（即 黑点）位置将遵循重复序列。 这是参与者所不知道的。 基本原理是反应时间将随着整个块 1-6 和 8 中序列的重复而减少，表示一般训练效果（次要结果测量 IMSL）。 当序列在块 7 中突然变为随机序列时，反应时间将在块 7 中增加，并在规则排序的块 8 中再次减少，表示序列特定的学习效果（主要结果测量 IMSL）。 为了控制可能的遗留效应，SRT 任务将在每个刺激条件下遵循不同的顺序（例如 T1-T2 为 132342134142，T3-T4 为 243413241213）。 为了确保 IMSL 独立于特定序列，六个不同的、结构相同的、长度为 12 元素的序列将在参与者之间进行平衡。

第一次干预会议 (T1) 将计划在筛选会议 (T0) 后至少 1 周，并将包括在 SRT 任务期间管理的主动（阳极）tDCS 或假（安慰剂）tDCS。 tDCS 后五分钟，将要求受试者在不应用 tD​​CS 的情况下执行一个简短的三块版本的 SRT 任务，以研究潜在的短期巩固效果：块 1 和块 3 遵循与之前相同的规则顺序；块 2 遵循随机序列。

第二届会议 (T2) 将计划在一周后举行。 在这个为期一周的 tDCS 会议期间，将执行一周前的 SRT 任务的完整版本，这次没有应用 tD​​CS，以确定潜在的长期巩固效果。 在 T2 之后，将计划至少三周的清除期，以控制两种刺激条件（主动/假 tDCS）之间的遗留效应。 在第三次 (T3) 干预和第四次 (T4) 后续会议期间，将进行交叉，并在相反的刺激条件下重复相同的程序。 每组的一半参与者将在 T1 期间接受主动 tDCS，在 T3 期间接受假 tDCS，而另一半参与者将以相反和随机的顺序接受这些条件。

每次会议，SRT 任务将在服药后 90 分钟内开始（“服药阶段”）。 这是为了最大限度地提高执行任务的可行性，并与以前研究 PD 中 tDCS 效应的研究保持一致。 在最后一次会议 (T4) 之后将完成 SRT 后任务问卷调查，以确定参与者是否意识到任务的顺序性质。 如果参与者表示他们认为出现了特定序列，则他们将必须尽可能正确地重现上一节的序列。 这个顺序分数（x/12，基于它们可以按正确顺序重现的最大序列元素数）将作为关于重复序列的显性知识的结果度量。

统计分析

所有统计分析将使用国际商业机器 (IBM) 社会科学统计软件包 (SPSS) 统计第 26 版进行。 显着性水平将设置为 α = 0.05。 显着性趋势将定义为 0.05 ≤ α < 0.10。 必要时将对多重比较进行 Bonferroni 校正。 将报告 Cohen 的 f 效应大小，值为 0.10， .25 和 .40 分别代表小、中、大效应值。

在无效效应的情况下，研究人员将得出结论，没有证据表明条件之间存在差异。 然而，研究人员还将计算每组（PD、健康对照组）的事后贝叶斯因子，以评估阳极和假刺激条件之间序列学习缺乏差异是否可以解释为不存在影响的证据tDCS 序列学习。

对于 PD 组，患者将根据“关闭”药物状态下的 UPDRS-III 子评分分类为运动僵硬亚型或震颤亚型。 PD 患者的这种临床亚型将作为协变量，以评估这种特征是否影响 IMSL 或通过 tDCS 进行的治疗。 一种类似于 Xu 等人使用的方法。 (2018) 将被使用 [70]。 首先，“震颤评分”（UPDRS 项目 20 和 21 的总和除以 7）和“非震颤评分”（UPDRS 项目 18、19、22、27、28、29、30 和 31 的总和除以 12）将每个病人计算。 如果震颤评分至少是非震颤评分的两倍，则患者被归类为震颤亚型；如果非震颤评分至少是震颤评分的两倍，则患者被归类为运动僵硬亚型。

将进行相关分析，Bonferroni 校正多重比较，以调查 IMSL 的数量是否与人口统计学、神经心理学和临床变量（包括 PD 的临床亚型）相关。 如果违反了参数测试的假设，将计算非参数替代 Spearman 的 Rho。

SRT 任务性能的分析将基于每个块的中值反应时间 (RT) 而不是平均 RT，以最大限度地减少潜在的异常值影响。 练习试验、每次休息后的第一个反应、错误反应和错误后的反应将被排除在分析之外。 将分析每个块的中位 RT 以确定 (1) 一般学习效果（次要结果测量）和 (2) 序列特定学习效果（主要结果测量）。

在 tDCS 期间和之后一周的一般学习效果将来自七个规则排序块（即 块 1-6 和块 8）。 这不适用于 5 分钟后 tDCS SRT 任务，因为它是只有三个块的短版本。 将进行 2x2x2x7 重复测量方差分析，其中组（PD、健康对照）作为受试者间因素，刺激（主动、假）、时间（期间、后 1 周）和块（块 1-6、块 8）作为内部-科目因素。

tDCS 后 5 分钟和 1 周期间的特定序列学习效果将通过减去相邻排序块的中位 RT 的平均值来分析（刺激期间和 tDCS 后 1 周时的块 6 和 8；块 1 和 3 在tDCS 后 5 分钟）从随机块的中位 RT（刺激期间和 tDCS 后 1 周时的块 7；tDCS 后 5 分钟时的块 2）。 将进行 2x2x2x3 重复测量方差分析（或 Friedman 和 Wilcoxon 符号秩检验作为非参数替代方案），组（PD，健康对照）作为受试者间因素和刺激（主动，假），序列（随机块，平均值相邻的顺序块）和时间（期间，post5min，post1week）作为主题内因素。

如果违反球形假设，将报告 Greenhouse-Geisser 或 Huynh-Feldt 校正。 将实施 Bonferroni 校正的 t 检验，以进一步分析重要的主要影响和交互作用。

SRT 任务中的错误百分比通常很小，因此，由于观察数量有限，对 IMSL 不太敏感。 将针对刺激条件（阳极、假）和三个随时间的测量（并发、5 分钟后、1 周后）计算每个块的错误反应百分比。 将进行残差的 Shapiro-Wilk 检验以评估分布的正态性。

序贯分数作为显性知识的结果度量，将作为分析中的协变量。 将进行独立样本 t 检验（或非参数替代 Mann-Whitney U 检验）以确定 PD 组的顺序分数 (x/12) 是否与健康对照组不同。